論文の概要: Gutzwiller wave function on a quantum computer using a discrete Hubbard-Stratonovich transformation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.11381v2
• Date: Thu, 14 Apr 2022 01:07:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-27 18:28:57.964104
• Title: Gutzwiller wave function on a quantum computer using a discrete Hubbard-Stratonovich transformation
• Title（参考訳）: 離散Hubbard-Stratonovich変換を用いた量子コンピュータ上のGutzwiller波動関数
• Authors: Kazuhiro Seki, Yuichi Otsuka, Seiji Yunoki
• Abstract要約: 非単位のグッツウィラー因子を実装するための量子古典ハイブリッドスキームを提案する。 提案手法は半充填フェルミ・ハバードモデルの数値シミュレーションにより実証された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7734726150561086
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose a quantum-classical hybrid scheme for implementing the nonunitary Gutzwiller factor using a discrete Hubbard-Stratonovich transformation, which allows us to express the Gutzwiller factor as a linear combination of unitary operators involving only single-qubit rotations, at the cost of the sum over the auxiliary fields. To perform the sum over the auxiliary fields, we introduce two approaches that have complementary features. The first approach employs a linear-combination-of-unitaries circuit, which enables one to probabilistically prepare the Gutzwiller wave function on a quantum computer, while the second approach uses importance sampling to estimate observables stochastically, similar to a quantum Monte Carlo method in classical computation. The proposed scheme is demonstrated with numerical simulations for the half-filled Fermi-Hubbard model. Furthermore, we perform quantum simulations using a real quantum device, demonstrating that the proposed scheme can reproduce the exact ground-state energy of the two-site Fermi-Hubbard model within error bars.
• Abstract（参考訳）: 離散的なハバード・ストラトノヴィッチ変換を用いて非ユニタリなグッツウィラー因子を実装するための量子古典的ハイブリッドスキームを提案し、これは補助体上の和のコストで、単ビット回転のみを含むユニタリ作用素の線形結合としてグッツウィラー因子を表現できる。 補助場に対する和を求めるために,補完的な特徴を持つ2つのアプローチを導入する。 第1のアプローチでは、量子コンピュータ上でグッツウィラー波動関数を確率的に準備できる線形結合回路を採用し、第2のアプローチでは、古典計算における量子モンテカルロ法と同様、可観測物を確率的に推定するために重要サンプリングを利用する。 提案手法は半充填フェルミ・ハバードモデルの数値シミュレーションにより実証された。 さらに,実量子デバイスを用いて量子シミュレーションを行い,提案手法が誤差バー内で2点フェルミ・ハバードモデルの正確な基底状態エネルギーを再現できることを実証する。

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