論文の概要: Non-Equilibrium Dynamics of a Dissipative Two-Site Hubbard Model
Simulated on IBM Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.11059v3
- Date: Wed, 8 Sep 2021 06:39:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 11:00:08.723150
- Title: Non-Equilibrium Dynamics of a Dissipative Two-Site Hubbard Model
Simulated on IBM Quantum Computers
- Title(参考訳): IBM量子コンピュータ上でシミュレートされた分散二相ハバードモデルの非平衡ダイナミクス
- Authors: Sabine Tornow, Wolfgang Gehrke and Udo Helmbrecht
- Abstract要約: 多体物理学は、量子アルゴリズムのテストや現在の量子コンピュータの研究に非常に適した分野である。
脱コヒーレンスと散逸をもたらす環境に結合した1電子系と2電子系の非平衡ダイナミクスについて検討した。
量子コンピュータ上での非単位時間進化をシミュレートする手法は、相関したスピン浴やボゾンおよびフェルミオン浴の電子系をシミュレートするために十分に拡張することができる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Many-body physics is one very well suited field for testing quantum
algorithms and for finding working heuristics on present quantum computers. We
have investigated the non-equilibrium dynamics of one- and two-electron
systems, which are coupled to an environment that introduces decoherence and
dissipation. In our approach, the electronic system is represented in the
framework of a two-site Hubbard model while the environment is modelled by a
spin bath. To simulate the non-equilibrium population probabilities of the
different states on a quantum computer we have encoded the electronic states
and environmental degrees of freedom into qubits and ancilla qubits (bath),
respectively. The total evolution time was divided into short time intervals,
during which the system evolves. After each of these time steps, the system
interacts with ancilla qubits representing the bath in thermal equilibrium. We
have specifically studied spin baths leading to both, unital and non-unital
dynamics of the electronic system and have found that electron correlations
clearly enhance the electron transfer rates in the latter case. For short time
periods, the simulation on the quantum computer is found to be in very good
agreement with the exact results if error mitigation methods are applied. Our
method to simulate also non-unitary time-evolution on a quantum computer can be
well extended to simulate electronic systems in correlated spin baths as well
as in bosonic and fermionic baths.
- Abstract(参考訳): 多体物理学は、量子アルゴリズムのテストや現在の量子コンピュータで動くヒューリスティックを見つけるのに非常に適した分野である。
脱コヒーレンスと散逸をもたらす環境に結合した1電子系と2電子系の非平衡ダイナミクスについて検討した。
本手法では,環境がスピン浴によってモデル化されている間,電子システムは2サイトハバードモデルの枠組みで表現される。
量子コンピュータ上で異なる状態の非平衡人口確率をシミュレートするために、電子状態と環境自由度をそれぞれ量子ビットとアンシラ量子ビット(bath)に符号化した。
全体の進化時間は、システムが進化する短い時間間隔に分割された。
これらの時間ステップの後に、システムは熱平衡で浴を表わすアンシラキュービットと相互作用する。
スピン浴は電子系のユニタリダイナミクスと非ユニタリダイナミクスの両方をもたらすことを特に研究しており、電子相関が後者の場合の電子伝達速度を明らかに高めることを見出している。
短時間の間、量子コンピュータのシミュレーションは、誤差緩和法が適用された場合、正確な結果と非常によく一致することが判明した。
量子コンピュータ上での非単位時間進化をシミュレートする手法は、相関したスピン浴やボゾンおよびフェルミオン浴の電子系をシミュレートするために十分に拡張することができる。
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