論文の概要: Quantum criticality using a superconducting quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.10909v2
• Date: Wed, 13 Jul 2022 16:59:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-14 01:10:04.341727
• Title: Quantum criticality using a superconducting quantum processor
• Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサを用いた量子臨界
• Authors: Maxime Dupont and Joel E. Moore
• Abstract要約: プログラム可能な超伝導量子チップ上での1次元量子イジングモデルの臨界特性を,Kibble-Zurekプロセスを用いて検討する。 さらに, NISQ コンピュータの改良 (より多くの量子ビット, ノイズの少ない) によって, それらの普遍的な物理特性の計算が強化されるかを検討する。
• 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: Quantum criticality emerges from the collective behavior of many interacting quantum particles, often at the transition between different phases of matter. It is one of the cornerstones of condensed matter physics, which we access on noisy intermediate-scale (NISQ) quantum devices by leveraging a dynamically driven phenomenon. We probe the critical properties of the one-dimensional quantum Ising model on a programmable superconducting quantum chip via a Kibble-Zurek process, obtain scaling laws, and estimate critical exponents despite inherent sources of errors on the hardware. In addition, we investigate how the improvement of NISQ computers (more qubits, less noise) will consolidate the computation of those universal physical properties. A one-parameter noise model captures the effect of imperfections and reproduces the experimental data. Its systematic study reveals that the noise, analogously to temperature, induces a new length scale in the system. We introduce and successfully verify modified scaling laws, directly accounting for the noise without any prior knowledge. It makes data analyses for extracting physical properties transparent to noise. By understanding how imperfect quantum hardware modifies the genuine properties of quantum states of matter, we enhance the power of NISQ processors considerably for addressing quantum criticality and potentially other phenomena and algorithms.
• Abstract（参考訳）: 量子臨界性は相互作用する多くの量子粒子の集合的挙動から生じ、しばしば物質の異なる相間の遷移に現れる。 これは凝縮物質物理学の基盤の1つであり、動的に駆動される現象を利用してノイズの多い中間スケール(NISQ)量子デバイスにアクセスする。 プログラム可能な超伝導量子チップ上での1次元量子イジングモデルの臨界特性を,Kibble-Zurekプロセスを用いて探索し,スケーリング法則を求め,ハードウェアに固有のエラーの原因があるにもかかわらず,臨界指数を推定する。 さらに, NISQ コンピュータの改良 (より多くの量子ビット, ノイズの少ない) によって, それらの普遍的な物理特性の計算が強化されるかを検討する。 一パラメータ雑音モデルは、不完全な効果を捉えて実験データを再生する。 その系統的な研究によると、このノイズは温度に似ており、システムに新しい長さのスケールをもたらす。 我々は,事前の知識なしに直接騒音を考慮し,修正されたスケーリング則の検証を成功に導いた。 ノイズに対して透過的な物理特性を抽出するためのデータ分析を行う。 不完全な量子ハードウェアが物質の量子状態の真の性質をどのように修飾するかを理解することによって、量子臨界性や潜在的に他の現象やアルゴリズムに対処するために、NISQプロセッサのパワーを著しく向上させる。

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