論文の概要: Stabilizing multiple topological fermions on a quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.12783v2
- Date: Thu, 25 Mar 2021 04:43:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-07 01:57:20.132716
- Title: Stabilizing multiple topological fermions on a quantum computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータ上の多重位相フェルミオンの安定化
- Authors: Jin Ming Koh, Tommy Tai, Yong Han Phee, Wei En Ng, and Ching Hua Lee
- Abstract要約: 特別に設計された2-フェルミオン相互作用により、トポロジカルモードの数よりも強いフェルミオンを安定させることができることを示す。
我々の研究は、NISQ時代の量子コンピュータがトポロジカル安定化のためにどのように活用されるかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4336236749534548
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In classical and single-particle settings, non-trivial band topology always
gives rise to robust boundary modes. For quantum many-body systems, however,
multiple topological fermions are not always able to coexist, since Pauli
exclusion prevents additional fermions from occupying the limited number of
available topological modes. In this work, we show, through IBM quantum
computers, how one can robustly stabilize more fermions than the number of
topological modes through specially designed 2-fermion interactions. Our
demonstration hinges on the realization of BDI- and D-class topological
Hamiltonians of unprecedented complexity on transmon-based quantum hardware,
and crucially relied on tensor network-aided circuit recompilation approaches
beyond conventional trotterization. We also achieved the full reconstruction of
multiple-fermion topological band structures through iterative quantum phase
estimation (IQPE). All in all, our work showcases how advances in quantum
algorithm implementation enables NISQ-era quantum computers to be exploited for
topological stabilization beyond the context of single-particle topological
invariants.
- Abstract（参考訳）: 古典的および単粒子的設定では、非自明なバンドトポロジーは常にロバストな境界モードをもたらす。
しかし、量子多体系では、ポーリの排他が利用可能な位相モードの限られた数を占めることを妨げるため、複数の位相フェルミオンが常に共存できるとは限らない。
本研究では,IBM量子コンピュータを用いて,特殊に設計された2-フェルミオン相互作用により,トポロジカルモードの数よりも多くのフェルミオンを安定させることができることを示す。
我々の実証は、トランスモンベースの量子ハードウェアにおける前例のない複雑さのBDIクラスとDクラスのトポロジカルハミルトニアンは実現し、従来のトロッタ化以上のテンソルネットワーク支援回路再コンパイルアプローチに極めて依存している。
また,反復量子位相推定(iqpe)による多重フェルミオン位相バンド構造の完全再構成も達成した。
全体として、我々の研究は、NISQ時代の量子コンピュータが、単一粒子トポロジカル不変量の文脈を超えたトポロジカル安定化のためにどのように活用されるかを示す。
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