論文の概要: Breakdown of the weak coupling limit in quantum annealing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.07560v2
- Date: Tue, 10 May 2022 08:20:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 02:32:55.422235
- Title: Breakdown of the weak coupling limit in quantum annealing
- Title（参考訳）: 量子アニーリングにおける弱結合限界の崩壊
- Authors: Yuki Bando, Ka-Wa Yip, Huo Chen, Daniel A. Lidar and Hidetoshi
Nishimori
- Abstract要約: D-Wave 2000Qデバイスを用いた実験について報告する。
我々は、全スピンまたは全スピンの2つの退化基底状態のそれぞれを見つける確率である、総成功確率と部分成功確率に集中する。
本研究は, 実験用量子アニールの力学を記述する際に, 弱い系のバス結合限界が十分であることを示すものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Reverse annealing is a variant of quantum annealing, in which the system is
prepared in a classical state, reverse-annealed to an inversion point, and then
forward-annealed. We report on reverse annealing experiments using the D-Wave
2000Q device, with a focus on the $p=2$ $p$-spin problem, which undergoes a
second order quantum phase transition with a gap that closes polynomially in
the number of spins. We concentrate on the total and partial success
probabilities, the latter being the probabilities of finding each of two
degenerate ground states of all spins up or all spins down, the former being
their sum. The empirical partial success probabilities exhibit a strong
asymmetry between the two degenerate ground states, depending on the initial
state of the reverse anneal. To explain these results, we perform open-system
simulations using master equations in the limits of weak and strong coupling to
the bath. The former, known as the adiabatic master equation (AME), with
decoherence in the instantaneous energy eigenbasis, predicts perfect symmetry
between the two degenerate ground states, thus failing to agree with the
experiment. In contrast, the latter, known as the polaron transformed Redfield
equation (PTRE), is in close agreement with experiment. Thus our results
present a challenge to the sufficiency of the weak system-bath coupling limit
in describing the dynamics of current experimental quantum annealers, at least
for reverse annealing on timescales of a microsecond or longer.
- Abstract（参考訳）: 逆アニーリング(reverse annealing)は量子アニーリングの変種であり、システムは古典的な状態で準備され、反転点に逆アニーリングされ、その後前方アニーリングされる。
我々はD-Wave 2000Qデバイスを用いた逆アニール実験について報告し、スピン数に多項式的に閉じるギャップを持つ第2次量子位相遷移を行う$p=2$$$-spin問題に焦点をあてた。
我々は、全体の成功確率と部分的成功確率に集中し、後者は、全てのスピンの2つの縮退した基底状態のそれぞれを見つけ出す確率であり、前者はそれらの合計である。
経験的な部分的成功確率は、2つの縮退基底状態の間の強い非対称性を示し、逆アニールの初期状態に依存する。
これらの結果を説明するために,浴槽への弱結合と強結合の限界において,マスター方程式を用いた開システムシミュレーションを行う。
前者はAdiabatic Master equation(AME)と呼ばれ、瞬時エネルギー固有基底のデコヒーレンスで、2つの退化した基底状態の間の完全な対称性を予測し、実験に同意しなかった。
対照的に、ポラロン変換レッドフィールド方程式(PTRE)として知られる後者は実験と密接に一致している。
そこで本研究は, マイクロ秒以上の時間スケールでの逆アニーリングにおいて, 現在の実験量子アニールの力学を記述する際に, 弱い系-バス結合限界が十分であることを示す。
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