論文の概要: Probing Geometric Excitations of Fractional Quantum Hall States on Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.10267v3
• Date: Fri, 27 May 2022 14:34:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-21 07:29:16.502278
• Title: Probing Geometric Excitations of Fractional Quantum Hall States on Quantum Computers
• Title（参考訳）: 量子コンピュータ上の分数量子ホール状態の幾何学的励起の探索
• Authors: Ammar Kirmani, Kieran Bull, Chang-Yu Hou, Vedika Saravanan, Samah Mohamed Saeed, Zlatko Papi\'c, Armin Rahmani, Pouyan Ghaemi
• Abstract要約: 固体材料では、分数量子ホール(FQH)相が重力子に類似した創発的幾何学的励起のホストとして注目されている。 ここでは、FQH状態の幾何学的性質と重力子ダイナミクスを捉える擬一次元モデルを特定する。 次に、最適にコンパイルされたトロッター回路を用いて、幾何クエンチとそれに続く重力子ダイナミクスをIBM量子コンピュータ上でシミュレートする。
• 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: Intermediate-scale quantum technologies provide new opportunities for scientific discovery, yet they also pose the challenge of identifying suitable problems that can take advantage of such devices in spite of their present-day limitations. In solid-state materials, fractional quantum Hall (FQH) phases continue to attract attention as hosts of emergent geometrical excitations analogous to gravitons, resulting from the non-perturbative interactions between the electrons. However, the direct observation of such excitations remains a challenge. Here, we identify a quasi-one-dimensional model that captures the geometric properties and graviton dynamics of FQH states. We then simulate geometric quench and the subsequent graviton dynamics on the IBM quantum computer using an optimally-compiled Trotter circuit with bespoke error mitigation. Moreover, we develop an efficient, optimal-control-based variational quantum algorithm that can efficiently simulate graviton dynamics in larger systems. Our results open a new avenue for studying the emergence of gravitons in a new class of tractable models on the existing quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 中間スケールの量子技術は、科学的な発見の新たな機会を提供するが、現代の制限にもかかわらず、そのようなデバイスを活用できる適切な問題を特定することも課題である。 固体材料では、分数量子ホール(FQH)相は、電子間の非摂動相互作用によって生じる重力子に類似した創発的な幾何学的励起のホストとして注目され続けている。 しかし、そのような励起を直接観察することは依然として課題である。 ここでは,fqh状態の幾何学的性質と重力力学を捉えた準一次元モデルを明らかにする。 次に,ibm量子コンピュータ上で幾何クエンチとその後のグラビトンダイナミクスを最適にコンパイルしたトロッター回路を用いてシミュレートする。 さらに,より大規模システムにおける重力力学を効率的にシミュレートできる効率的な最適制御に基づく変分量子アルゴリズムを開発した。 実験結果は、既存の量子ハードウェア上の新しい分類可能なモデルにおける重力の出現を研究するための新しい道を開きました。

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