論文の概要: Gutzwiller wave function on a digital quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.15445v1
• Date: Mon, 29 Mar 2021 09:20:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-06 06:19:25.674248
• Title: Gutzwiller wave function on a digital quantum computer
• Title（参考訳）: デジタル量子コンピュータにおけるグッツウィラー波動関数
• Authors: Bruno Murta and Joaqu\'in Fern\'andez-Rossier
• Abstract要約: 本稿では,Fermi-Hubbardモデルのディジタル量子シミュレーションにおいて,GWF(Gutzwiller Wave Function)を導入する。 第一に、モデルの$U = 0$制限に付随する非相互作用状態が準備される。 第二に、波動関数から2つの占有部位を持つ状態を選択的に除去する非単体グッツウィラー投影を行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The determination of the ground state of quantum many-body systems via digital quantum computers rests upon the initialization of a sufficiently educated guess. This requirement becomes more stringent the greater the system. Preparing physically-motivated ans\"{a}tze on quantum hardware is therefore important to achieve quantum advantage in the simulation of correlated electrons. In this spirit, we introduce the Gutzwiller Wave Function (GWF) within the context of the digital quantum simulation of the Fermi-Hubbard model. We present a quantum routine to initialize the GWF that comprises two parts. In the first, the noninteracting state associated with the $U = 0$ limit of the model is prepared. In the second, the non-unitary Gutzwiller projection that selectively removes states with doubly-occupied sites from the wave function is performed by adding to every lattice site an ancilla qubit, the measurement of which in the $|0\rangle$ state confirms the projection was made. Due to its non-deterministic nature, we estimate the success rate of the algorithm in generating the GWF as a function of the lattice size and the interaction strength $U/t$. The scaling of the quantum circuit metrics and its integration in general quantum simulation algorithms are also discussed.
• Abstract（参考訳）: デジタル量子コンピュータによる量子多体システムの基底状態の決定は、十分な知識を持つ推測の初期化に依拠する。 この要件は、システムが大きくなるほど厳格になる。 したがって、物理的に動機づけられた ans\{a}tze を量子ハードウェア上に準備することは、相関電子のシミュレーションにおいて量子優位性を達成するために重要である。 本稿では,フェルミ・ハバードモデルのディジタル量子シミュレーションの文脈において,グッツウィラー波動関数(gwf)を導入する。 2つの部分からなるGWFを初期化する量子ルーチンを提案する。 第一に、モデルの$U = 0$制限に関連する非相互作用状態が準備される。 第二に、波動関数から二重占有部位を持つ状態を選択的に除去する非単位のグッツウィラー射影は、すべての格子サイトに対してアンシラ量子ビットを付加することにより行われ、その測定により、$|0\rangle$状態が射影されたことを確認した。 非決定論的性質のため、格子サイズと相互作用強度$U/t$の関数としてGWFを生成する際のアルゴリズムの成功率を推定する。 量子回路メトリックのスケーリングとその一般量子シミュレーションアルゴリズムへの統合についても論じる。

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