論文の概要: Hardware efficient quantum simulation of non-abelian gauge theories with qudits on Rydberg platforms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.15541v2
• Date: Tue, 10 Jan 2023 10:41:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-20 09:25:07.917501
• Title: Hardware efficient quantum simulation of non-abelian gauge theories with qudits on Rydberg platforms
• Title（参考訳）: rydbergプラットフォーム上のquditを持つ非可換ゲージ理論のハードウェア効率の量子シミュレーション
• Authors: Daniel Gonz\'alez-Cuadra, Torsten V. Zache, Jose Carrasco, Barbara Kraus, and Peter Zoller
• Abstract要約: 非アーベルゲージ理論は、自然界における基本的な力の理解を支えている。 我々は、時空で離散化されたゲージ場を四重項で表し、多重四重項の量子ゲートを持つトロッターステップで時間発展するアプローチをとる。 本稿では,SU(2)ゲージ場の最小ディジタル化を提案し,従来の量子ビット方式と比較して回路深さとゲート誤差を著しく低減したことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Non-abelian gauge theories underlie our understanding of fundamental forces in nature, and developing tailored quantum hardware and algorithms to simulate them is an outstanding challenge in the rapidly evolving field of quantum simulation. Here we take an approach where gauge fields, discretized in spacetime, are represented by qudits and are time-evolved in Trotter steps with multiqudit quantum gates. This maps naturally and hardware-efficiently to an architecture based on Rydberg tweezer arrays, where long-lived internal atomic states represent qudits, and the required quantum gates are performed as holonomic operations supported by a Rydberg blockade mechanism. We illustrate our proposal for a minimal digitization of SU(2) gauge fields, demonstrating a significant reduction in circuit depth and gate errors in comparison to a traditional qubit-based approach, which puts simulations of non-abelian gauge theories within reach of NISQ devices.
• Abstract（参考訳）: 非アーベルゲージ理論は、自然界の基本的な力を理解し、それらをシミュレートするための調整された量子ハードウェアとアルゴリズムを開発することは、急速に進化する量子シミュレーションの分野において顕著な課題である。 ここでは、時空に離散化されたゲージ場がクディットによって表現され、マルチキュート量子ゲートを持つトロッターステップで時間発展するアプローチを取る。 これは、長期内部原子状態が四重項を表すRydberg tweezer配列に基づくアーキテクチャに自然かつハードウェア効率でマッピングされ、必要な量子ゲートは、Rydbergブロック機構によって支えられるホロノミック操作として実行される。 そこで本研究では,非可換ゲージ理論のシミュレーションをnisqデバイスの範囲内に置く従来の量子ビット法と比較し,回路深度とゲート誤差の大幅な低減を示すため,su(2)ゲージ場の最小デジタル化を提案する。

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