論文の概要: Simulating hydrodynamics on noisy intermediate-scale quantum devices with random circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.02795v2
• Date: Tue, 8 Jun 2021 15:19:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-22 02:55:50.341812
• Title: Simulating hydrodynamics on noisy intermediate-scale quantum devices with random circuits
• Title（参考訳）: ランダム回路を用いた雑音型中間スケール量子デバイス上の流体力学シミュレーション
• Authors: Jonas Richter, Arijeet Pal
• Abstract要約: ランダム回路は、量子多体系をシミュレートするために、テーラーメイドのビルディングブロックを提供する。 具体的には、乱数回路とトロッタ化ハミルトン時間進化からなるアルゴリズムを提案する。 1次元および2次元量子スピン系における相関関数の蓄積をシミュレートしてアルゴリズムを数値的に示す。
• 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: In a recent milestone experiment, Google's processor Sycamore heralded the era of "quantum supremacy" by sampling from the output of (pseudo-)random circuits. We show that such random circuits provide tailor-made building blocks for simulating quantum many-body systems on noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. Specifically, we propose an algorithm consisting of a random circuit followed by a trotterized Hamiltonian time evolution to study hydrodynamics and to extract transport coefficients in the linear response regime. We numerically demonstrate the algorithm by simulating the buildup of spatiotemporal correlation functions in one- and two-dimensional quantum spin systems, where we particularly scrutinize the inevitable impact of errors present in any realistic implementation. Importantly, we find that the hydrodynamic scaling of the correlations is highly robust with respect to the size of the Trotter step, which opens the door to reach nontrivial time scales with a small number of gates. While errors within the random circuit are shown to be irrelevant, we furthermore unveil that meaningful results can be obtained for noisy time evolutions with error rates achievable on near-term hardware. Our work emphasizes the practical relevance of random circuits on NISQ devices beyond the abstract sampling task.
• Abstract（参考訳）: 最近のマイルストーン実験で、GoogleのプロセッサSycamoreは(擬似)ランダム回路の出力からサンプリングすることで「量子優位性」の時代を告げた。 このようなランダム回路は、ノイズの多い中間スケール量子(nisq)デバイス上で量子多体系をシミュレートするためのテーラーメイドのビルディングブロックを提供する。 具体的には,ランダム回路とトロタライズドハミルトニアン時間発展からなるアルゴリズムを提案し,流体力学を解析し,線形応答系における輸送係数を抽出する。 本研究では, 1次元および2次元量子スピン系における時空間相関関数の時空間構築をシミュレーションすることにより, このアルゴリズムを数値的に実証する。 重要なことに、相関の流体力学的スケーリングは、少数のゲートで非自明な時間スケールに到達するドアを開くトロッターステップのサイズに対して、非常に堅牢であることがわかった。 ランダム回路内の誤差は無関係であることが示されているが、近距離ハードウェアでは誤り率を許容するノイズの時間発展に対して有意義な結果が得られることをさらに明らかにする。 本研究は,NISQデバイス上でのランダム回路の実用的妥当性を,抽象的なサンプリングタスクを超えて強調する。

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