論文の概要: Preparing ground states of the XXZ model using the quantum annealing with inductively coupled superconducting flux qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.12419v1
• Date: Thu, 23 Dec 2021 09:05:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-03 17:58:04.440909
• Title: Preparing ground states of the XXZ model using the quantum annealing with inductively coupled superconducting flux qubits
• Title（参考訳）: 誘導結合型超伝導束量子ビットを用いたXXZモデルの基底状態の生成
• Authors: Takashi Imoto, Yuya Seki, Yuichiro Matsuzaki
• Abstract要約: ハミルトンの基底状態の合成は、凝縮物質物理学と量子化学において重要である。 本稿ではIsing相互作用とエネルギー交換相互作用の両方を含むXXZモデルに対する量子アニール法を提案する。 我々は高忠実度で2次元ハイゼンベルクモデルの基底状態を作成することができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Preparing ground states of Hamiltonians is important in the condensed matter physics and the quantum chemistry. The interaction Hamiltonians typically contain not only diagonal but also off-diagonal elements. Although quantum annealing provides a way to prepare a ground state of a Hamiltonian, we can only use the Hamiltonian with Ising interaction by using currently available commercial quantum annealing devices. In this work, we propose a quantum annealing for the XXZ model, which contains both Ising interaction and energy-exchange interaction, by using inductively coupled superconducting flux qubits. The key idea is to use a recently proposed spin-lock quantum annealing where the qubits are driven by microwave fields. As long as the rotating wave approximation is valid, the inductive coupling between the superconducting flux qubits produces the desired Hamiltonian in the rotating frame, and we can use such an interaction for the quantum annealing while the microwave fields driving play a role of the transverse fields. To quantify the performance of our scheme, we implement numerical simulations, and show that we can prepare ground states of the two-dimensional Heisenberg model with a high fidelity.
• Abstract（参考訳）: ハミルトンの基底状態の準備は凝縮物質物理学と量子化学において重要である。 相互作用ハミルトニアンは通常対角線だけでなく対角線外要素も含む。 量子アニーリングは、ハミルトニアンの基礎状態を作る方法を提供するが、現在利用可能な商用量子アニーリングデバイスを使用することで、ハミルトニアンとイジング相互作用しか利用できない。 本研究では,Ising相互作用とエネルギー交換相互作用の両方を含むXXZモデルに対する誘導結合超伝導束量子ビットを用いた量子アニール法を提案する。 鍵となるアイデアは、最近提案されたスピンロック量子アニールを使い、キュービットはマイクロ波場によって駆動される。 回転波近似が有効である限り、超伝導束量子ビット間の誘導結合は回転フレーム内で所望のハミルトニアンを発生させ、マイクロ波の駆動が横場の役割を担っている間に量子アニールにそのような相互作用を利用することができる。 提案手法の性能を定量化するため,数値シミュレーションを行い,高い忠実度で2次元ハイゼンベルクモデルの基底状態を作成することができることを示した。

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