論文の概要: Accurately computing electronic properties of a quantum ring

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.00921v2
• Date: Tue, 1 Jun 2021 14:10:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-22 08:06:07.784299
• Title: Accurately computing electronic properties of a quantum ring
• Title（参考訳）: 量子環の電子的性質を正確に計算する
• Authors: C. Neill, T. McCourt, X. Mi, Z. Jiang, M. Y. Niu, W. Mruczkiewicz, I. Aleiner, F. Arute, K. Arya, J. Atalaya, R. Babbush, J. C. Bardin, R. Barends, A. Bengtsson, A. Bourassa, M. Broughton, B. B. Buckley, D. A. Buell, B. Burkett, N. Bushnell, J. Campero, Z. Chen, B. Chiaro, R. Collins, W. Courtney, S. Demura, A. R. Derk, A. Dunsworth, D. Eppens, C. Erickson, E. Farhi, A. G. Fowler, B. Foxen, C. Gidney, M. Giustina, J. A. Gross, M. P. Harrigan, S. D. Harrington, J. Hilton, A. Ho, S. Hong, T. Huang, W. J. Huggins, S. V. Isakov, M. Jacob-Mitos, E. Jeffrey, C. Jones, D. Kafri, K. Kechedzhi, J. Kelly, S. Kim, P. V. Klimov, A. N. Korotkov, F. Kostritsa, D. Landhuis, P. Laptev, E. Lucero, O. Martin, J. R. McClean, M. McEwen, A. Megrant, K. C. Miao, M. Mohseni, J. Mutus, O. Naaman, M. Neeley, M. Newman, T. E. O'Brien, A. Opremcak, E. Ostby, B. Pato, A. Petukhov, C. Quintana, N. Redd, N. C. Rubin, D. Sank, K. J. Satzinger, V. Shvarts, D. Strain, M. Szalay, M. D. Trevithick, B. Villalonga, T. C. White, Z. Yao, P. Yeh, A. Zalcman, H. Neven, S. Boixo, L. B. Ioffe, P. Roushan, Y. Chen, V. Smelyanskiy
• Abstract要約: 超伝導量子ビットを用いた正確な凝縮マターシミュレータの実験的青写真を提供する。 1次元ワイヤの単一粒子バンド構造を再構築することにより,基礎となる手法をベンチマークする。 凝縮マター系の2つのキーテレットである磁束と乱れ局所電位を合成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.08564085951364296
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A promising approach to study condensed-matter systems is to simulate them on an engineered quantum platform. However, achieving the accuracy needed to outperform classical methods has been an outstanding challenge. Here, using eighteen superconducting qubits, we provide an experimental blueprint for an accurate condensed-matter simulator and demonstrate how to probe fundamental electronic properties. We benchmark the underlying method by reconstructing the single-particle band-structure of a one-dimensional wire. We demonstrate nearly complete mitigation of decoherence and readout errors and arrive at an accuracy in measuring energy eigenvalues of this wire with an error of ~0.01 rad, whereas typical energy scales are of order 1 rad. Insight into this unprecedented algorithm fidelity is gained by highlighting robust properties of a Fourier transform, including the ability to resolve eigenenergies with a statistical uncertainty of 1e-4 rad. Furthermore, we synthesize magnetic flux and disordered local potentials, two key tenets of a condensed-matter system. When sweeping the magnetic flux, we observe avoided level crossings in the spectrum, a detailed fingerprint of the spatial distribution of local disorder. Combining these methods, we reconstruct electronic properties of the eigenstates where we observe persistent currents and a strong suppression of conductance with added disorder. Our work describes an accurate method for quantum simulation and paves the way to study novel quantum materials with superconducting qubits.
• Abstract（参考訳）: 凝縮マター系を研究するための有望なアプローチは、それらをエンジニアリングされた量子プラットフォーム上でシミュレートすることである。 しかし、古典的手法を上回る精度を達成することは、大きな課題である。 ここでは,18個の超伝導量子ビットを用いて,精密凝縮マッターシミュレータのための実験青写真を提供し,基本電子特性の探索方法を示す。 1次元ワイヤの単一粒子バンド構造を再構築することにより,基礎となる手法をベンチマークする。 我々はデコヒーレンスと読み出し誤差のほぼ完全な緩和を実証し、このワイヤのエネルギー固有値の誤差が0.01 radであるのに対して、典型的なエネルギースケールは1 radである。 この前例のないアルゴリズムの忠実性への洞察は、フーリエ変換の頑健な性質を強調し、1e-4 radの統計的不確実性で固有エネルギーを解く能力を含む。 さらに, 凝縮マター系の2つの鍵要素である磁束と乱れ局所電位を合成する。 磁束を網羅する際には,局所障害の空間分布の詳細な指紋であるスペクトルの水平交差を観測する。 これらの方法を組み合わせて固有状態の電子的性質を再構成し, 持続電流を観測し, コンダクタンスの強い抑制を付加した。 本研究は、量子シミュレーションの正確な方法を説明し、超伝導量子ビットを用いた新しい量子材料の研究方法を提案する。

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