論文の概要: Preparation of Many-body Ground States by Time Evolution with
Variational Microscopic Magnetic Fields and Incomplete Interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.01779v1
- Date: Thu, 3 Jun 2021 12:04:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2021-06-04 15:54:20.983392
- Title: Preparation of Many-body Ground States by Time Evolution with
Variational Microscopic Magnetic Fields and Incomplete Interactions
- Title（参考訳）: 変動微視的磁場と不完全相互作用を用いた時間進化による多体基底状態の生成
- Authors: Ying Lu, Yue-Min Li, Peng-Fei Zhou and Shi-Ju Ran
- Abstract要約: 状態準備は量子物理学において基本的な重要性である。
量子多体系における後者の研究は、固定結合と変動磁場による時間発展によって行われる。
時間の離散化を「微粒化」することで磁場を最適化する最適化法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6554452963165365
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: State preparation is of fundamental importance in quantum physics, which can
be realized by constructing the quantum circuit as a unitary that transforms
the initial state to the target, or implementing a quantum control protocol to
evolve to the target state with a designed Hamiltonian. In this work, we study
the latter on quantum many-body systems by the time evolution with fixed
couplings and variational magnetic fields. In specific, we consider to prepare
the ground states of the Hamiltonians containing certain interactions that are
missing in the Hamiltonians for the time evolution. An optimization method is
proposed to optimize the magnetic fields by "fine-graining" the discretization
of time, in order to gain high precision and stability. The back propagation
technique is utilized to obtain the gradients of the fields against the
logarithmic fidelity. Our method is tested on preparing the ground state of
Heisenberg chain with the time evolution by the XY and Ising interactions, and
its performance surpasses two baseline methods that use local and global
optimization strategies, respectively. Our work can be applied and generalized
to other quantum models such as those defined on higher dimensional lattices.
It enlightens to reduce the complexity of the required interactions for
implementing quantum control or other tasks in quantum information and
computation by means of optimizing the magnetic fields.
- Abstract（参考訳）: 状態準備は量子物理学において基本的な重要性であり、初期状態をターゲットに変換するユニタリとして量子回路を構築したり、設計されたハミルトニアンでターゲット状態に進化させる量子制御プロトコルを実装して実現することができる。
本研究では、量子多体系における後者の研究を、固定結合と変動磁場による時間発展により行う。
具体的には、ハミルトニアンの時間発展に欠けている特定の相互作用を含むハミルトニアンの基底状態の準備を考える。
精度と安定性を向上するために, 時間の離散化を「微粒化」することで磁場を最適化する最適化法を提案する。
逆伝播法を用いて対数的忠実度に対する場の勾配を求める。
本手法は,xy と ising の相互作用による時間発展を伴うハイゼンベルク鎖の基底状態を作成し,その性能は局所最適化戦略とグローバル最適化戦略を用いた2つの基本手法を上回った。
我々の研究は、高次元格子上で定義されるような他の量子モデルに適用し、一般化することができる。
量子制御や他の量子情報や計算におけるタスクを実装するために必要な相互作用の複雑さを、磁場を最適化することで軽減する。
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