論文の概要: Variational Quantum Simulation of Valence-Bond Solids
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.02545v4
- Date: Tue, 6 Dec 2022 00:05:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-02 01:30:36.436297
- Title: Variational Quantum Simulation of Valence-Bond Solids
- Title（参考訳）: 原子価結合固体の変分量子シミュレーション
- Authors: Daniel Huerga
- Abstract要約: フラストレーション量子スピンモデルの基底状態位相図をシミュレートするためのハイブリッド量子古典変動アルゴリズムを提案する。
正方格子上のJ1-J2ハイゼンベルクモデルに対してベンチマークを行い,その位相図を明らかにする。
以上の結果から,アルゴリズムの収束は長距離秩序の開始によって導かれ,フラストレーション量子マグネットを合成的に実現するための有望な経路が開かれた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We introduce a hybrid quantum-classical variational algorithm to simulate
ground-state phase diagrams of frustrated quantum spin models in the
thermodynamic limit. The method is based on a cluster-Gutzwiller ansatz where
the wave function of the cluster is provided by a parameterized quantum circuit
whose key ingredient is a two-qubit real XY gate allowing to efficiently
generate valence-bonds on nearest-neighbor qubits. Additional tunable
single-qubit Z- and two-qubit ZZ-rotation gates allow the description of
magnetically ordered and paramagnetic phases while restricting the variational
optimization to the U(1) subspace. We benchmark the method against the J1-J2
Heisenberg model on the square lattice and uncover its phase diagram, which
hosts long-range ordered Neel and columnar anti-ferromagnetic phases, as well
as an intermediate valence-bond solid phase characterized by a periodic pattern
of 2x2 strongly-correlated plaquettes. Our results show that the convergence of
the algorithm is guided by the onset of long-range order, opening a promising
route to synthetically realize frustrated quantum magnets and their quantum
phase transition to paramagnetic valence-bond solids with currently developed
superconducting circuit devices.
- Abstract（参考訳）: 熱力学限界におけるフラストレーション量子スピンモデルの基底状態相図をシミュレートするためのハイブリッド量子古典変動アルゴリズムを提案する。
この方法は、クラスタの波動関数が2量子ビットの実XYゲートであるパラメータ化量子回路によって提供され、近接量子ビット上の原子価結合を効率的に生成できるクラスタ・グッツウィラーアンサッツに基づいている。
追加の調整可能な単一量子Z-および2量子ZZ-回転ゲートは、U(1)部分空間への変分最適化を制限しながら、磁気秩序および常磁性相の記述を可能にする。
本手法を正方格子上のJ1-J2ハイゼンベルクモデルに対してベンチマークし,その相図を明らかにする。この図は,2x2強相関プラケットの周期パターンを特徴とする中間原子価結合型固相と同様に,長周期秩序ネールの反強磁性相と柱状反強磁性相を包含する。
以上の結果から, このアルゴリズムの収束は, 現在開発された超伝導回路装置で, フラストレーション量子磁石と常磁性価結合固体への量子相転移を合成的に実現するための有望な経路を開くことで導かれることがわかった。
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