論文の概要: Coherent quantum annealing in a programmable 2000-qubit Ising chain
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.05847v2
- Date: Thu, 10 Mar 2022 18:49:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-26 02:31:25.878348
- Title: Coherent quantum annealing in a programmable 2000-qubit Ising chain
- Title（参考訳）: プログラマブル2000量子ビットイジングチェーンにおけるコヒーレント量子アニーリング
- Authors: Andrew D. King, Sei Suzuki, Jack Raymond, Alex Zucca, Trevor Lanting,
Fabio Altomare, Andrew J. Berkley, Sara Ejtemaee, Emile Hoskinson, Shuiyuan
Huang, Eric Ladizinsky, Allison MacDonald, Gaelen Marsden, Travis Oh, Gabriel
Poulin-Lamarre, Mauricio Reis, Chris Rich, Yuki Sato, Jed D. Whittaker, Jason
Yao, Richard Harris, Daniel A. Lidar, Hidetoshi Nishimori and Mohammad H.
Amin
- Abstract要約: 1次元逆場イジング鎖のパラダイム的設定における量子相転移によるコヒーレント進化を示す。
結果は閉系量子モデルの解析解と定量的に一致している。
これらの実験により、大規模な量子アニールをコヒーレントに操作できることが示されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2472275770062884
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum simulation has emerged as a valuable arena for demonstrating and
understanding the capabilities of near-term quantum computers. Quantum
annealing has been used successfully in simulating a range of open quantum
systems, both at equilibrium and out of equilibrium. However, in all previous
experiments, annealing has been too slow to simulate a closed quantum system
coherently, due to the onset of thermal effects from the environment. Here we
demonstrate coherent evolution through a quantum phase transition in the
paradigmatic setting of the 1D transverse-field Ising chain, using up to 2000
superconducting flux qubits in a programmable quantum annealer. In large
systems we observe the quantum Kibble-Zurek mechanism with theoretically
predicted kink statistics, as well as characteristic positive kink-kink
correlations, independent of system temperature. In small chains, excitation
statistics validate the picture of a Landau-Zener transition at a minimum gap.
In both cases, results are in quantitative agreement with analytical solutions
to the closed-system quantum model. For slower anneals we observe
anti-Kibble-Zurek scaling in a crossover to the open quantum regime. These
experiments demonstrate that large-scale quantum annealers can be operated
coherently, paving the way to exploiting coherent dynamics in quantum
optimization, machine learning, and simulation tasks.
- Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションは、短期量子コンピュータの能力を実証し理解するための貴重な分野として登場した。
量子アニールは、平衡と外平衡の両方において、様々な開量子系のシミュレーションに成功している。
しかし、以前の全ての実験では、アニールは環境からの熱効果が生じたため、閉じた量子系をコヒーレントにシミュレートするには遅すぎた。
ここでは1次元横磁場イジング鎖のパラダイム的設定における量子相転移によるコヒーレントな進化を,プログラム可能な量子アニール器で2000個の超伝導フラックス量子ビットを用いて実証する。
大きな系では、理論的に予測されたキンク統計量を持つ量子キブル・ズレーク機構と、系温度に依存しない特徴的な正のキンク・キンク相関を観測する。
小さな鎖では、励起統計は最小ギャップでのランダウ・ツェナー遷移の像を検証する。
どちらの場合でも、結果はクローズドシステム量子モデルの解析解と定量的に一致している。
遅いアニールに対しては、オープン量子状態へのクロスオーバーで反キブル・ズレークスケーリングを観測する。
これらの実験は、大規模量子アニーラをコヒーレントに操作できることを示し、量子最適化、機械学習、シミュレーションタスクでコヒーレントダイナミクスを利用する方法を示している。
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