論文の概要: Quantum optimization within lattice gauge theory model on a quantum simulator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.07134v4
• Date: Mon, 18 Sep 2023 06:32:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2023-09-20 02:31:42.473112
• Title: Quantum optimization within lattice gauge theory model on a quantum simulator
• Title（参考訳）: 量子シミュレータにおける格子ゲージ理論モデル内の量子最適化
• Authors: Zheng Yan, Zheng Zhou, Yan-Hua Zhou, Yan-Cheng Wang, Xingze Qiu, Zi Yang Meng, Xue-Feng Zhang
• Abstract要約: ライドバーグ原子配列は、量子シミュレーションと量子コンピューティングのための最も急速に発達しているアリーナの1つである。 SQAプロトコルは、Rydberg配列D波アニールのような量子シミュレーションプラットフォーム上で容易に実現できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.48916170938768
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Simulating lattice gauge theory (LGT) Hamiltonian and its nontrivial states by programmable quantum devices has attracted numerous attention in recent years. Rydberg atom arrays constitute one of the most rapidly developing arenas for quantum simulation and quantum computing. The $\mathbb{Z}_2$ LGT and topological order has been realized in experiments while the $U(1)$ LGT is being worked hard on the way. States of LGT have local constraint and are fragmented into several winding sectors with topological protection. It is therefore difficult to reach the ground state in target sector for experiments, and it is also an important task for quantum topological memory. Here, we propose a protocol of sweeping quantum annealing (SQA) for searching the ground state among topological sectors. With the quantum Monte Carlo method, we show that this SQA has linear time complexity of size with applications to the antiferromagnetic transverse field Ising model, which has emergent $U(1)$ gauge fields. This SQA protocol can be realized easily on quantum simulation platforms such as Rydberg array and D-wave annealer. We expect this approach would provide an efficient recipe for resolving the topological hindrances in quantum optimization and the preparation of quantum topological state.
• Abstract（参考訳）: 近年,プログラム可能な量子デバイスによる格子ゲージ理論(LGT)ハミルトンとその非自明な状態のシミュレーションが注目されている。 ライドバーグ原子配列は、量子シミュレーションと量子コンピューティングにおいて最も急速に発展している分野の一つである。 実験では、$\mathbb{Z}_2$ LGTと位相順序が実現され、その間に$U(1)$ LGTが懸命に働く。 LGTの州は局所的な制約があり、トポロジカル・プロテクションを持ついくつかの曲がりくねったセクターに分断されている。 したがって、実験のターゲットセクタで基底状態に到達することは困難であり、量子トポロジカルメモリにとっても重要なタスクである。 本稿では,トポロジカルセクタ間の基底状態を探索するためのsqa(s sweeping quantum annealing)プロトコルを提案する。 量子モンテカルロ法により、このSQAは、U(1)$ゲージ場を創発した反強磁性逆場イジングモデルに適用した大きさの線形時間複雑性を持つことを示す。 このSQAプロトコルは、Rydberg配列やD波アニールのような量子シミュレーションプラットフォーム上で容易に実現できる。 このアプローチは、量子最適化におけるトポロジ的障害を解消し、量子トポロジ的状態を作成するための効率的なレシピを提供する。

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