Fugu-MT 論文翻訳(概要): Programmable Hamiltonian engineering with quadratic quantum Fourier transform

論文の概要: Programmable Hamiltonian engineering with quadratic quantum Fourier transform

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.04378v2
Date: Tue, 1 Nov 2022 02:12:36 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-02-17 18:49:36.089834
Title: Programmable Hamiltonian engineering with quadratic quantum Fourier transform
Title（参考訳）: 二次量子フーリエ変換を用いたプログラマブルハミルトン工学
Authors: Pei Wang, Zhijuan Huang, Xingze Qiu, and Xiaopeng Li
Abstract要約: 光格子に閉じ込められたコールド原子を考慮した2次量子フーリエ変換(QQFT)のプロトコルを提案する。この QQFT は単粒子部分空間において QFT と等価であり、ヒルベルト空間全体において異なるユニタリ演算を生成する。このQQFTプロトコルは,最近開発されたディジタル・マイクロミラー・デバイス技術を用いて,プログラム可能なレーザー電位を用いて実装可能であることを示す。
参考スコア（独自算出の注目度）: 8.261869047984895
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Quantum Fourier transform (QFT) is a widely used building block for quantum algorithms, whose scalable implementation is challenging in experiments. Here, we propose a protocol of quadratic quantum Fourier transform (QQFT), considering cold atoms confined in an optical lattice. This QQFT is equivalent to QFT in the single-particle subspace, and produces a different unitary operation in the entire Hilbert space. We show this QQFT protocol can be implemented using programmable laser potential with the digital-micromirror-device techniques recently developed in the experiments. The QQFT protocol enables programmable Hamiltonian engineering, and allows quantum simulations of Hamiltonian models, which are difficult to realize with conventional approaches. The flexibility of our approach is demonstrated by performing quantum simulations of one-dimensional Poincar\'{e} crystal physics and two-dimensional topological flat bands, where the QQFT protocol effectively generates the required long-range tunnelings despite the locality of the cold atom system. We find the discrete Poincar\'{e} symmetry and topological properties in the two examples respectively have robustness against a certain degree of noise that is potentially existent in the experimental realization. We expect this approach would open up wide opportunities for optical lattice based programmable quantum simulations.
Abstract（参考訳）: 量子フーリエ変換(Quantum Fourier transform, QFT)は、量子アルゴリズムにおいて広く使われているビルディングブロックである。本稿では,光学格子に閉じ込められたコールド原子を考慮した2次量子フーリエ変換(QQFT)のプロトコルを提案する。この QQFT は単粒子部分空間において QFT と等価であり、ヒルベルト空間全体において異なるユニタリ演算を生成する。このQQFTプロトコルは,最近開発されたディジタルマイクロミラーデバイス技術を用いて,プログラマブルレーザー電位を用いて実装可能であることを示す。 QQFTプロトコルはプログラム可能なハミルトン工学を可能にし、従来のアプローチでは実現が難しいハミルトンモデルの量子シミュレーションを可能にする。提案手法の柔軟性は, 低温原子系の局所性にもかかわらずQQFTプロトコルが要求される長距離トンネルを効果的に生成する, 1次元ポアンカー型結晶物理学と2次元トポロジカルフラットバンドの量子シミュレーションによって実証される。 2つの例において離散ポアンカーの対称性と位相的性質は、実験的な実現に存在する可能性のあるある種の雑音に対してロバスト性を持つ。このアプローチは、光学格子に基づくプログラマブル量子シミュレーションの幅広い機会を開くことを期待する。

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