論文の概要: Qubit-efficient simulation of thermal states with quantum tensor
networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.06299v2
- Date: Thu, 13 Oct 2022 22:42:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-13 09:18:22.743284
- Title: Qubit-efficient simulation of thermal states with quantum tensor
networks
- Title(参考訳): 量子テンソルネットワークによる熱状態の量子ビット効率シミュレーション
- Authors: Yuxuan Zhang, Shahin Jahanbani, Daoheng Niu, Reza Haghshenas, and
Andrew C. Potter
- Abstract要約: 相互作用する量子多体系の熱状態を変動的に生成するホログラフィック量子シミュレーションアルゴリズムを提案する。
本研究では,Quantinuumのトラップイオン量子プロセッサ上で,この手法の原理実証を行う。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 13.128146097939263
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: We present a holographic quantum simulation algorithm to variationally
prepare thermal states of $d$-dimensional interacting quantum many-body
systems, using only enough hardware qubits to represent a ($d$-1)-dimensional
cross-section. This technique implements the thermal state by approximately
unraveling the quantum matrix-product density operator (qMPDO) into a
stochastic mixture of quantum matrix product states (sto-qMPS). The parameters
of the quantum circuits generating the qMPS and of the probability distribution
generating the stochastic mixture are determined through a variational
optimization procedure. We demonstrate a small-scale proof of principle
demonstration of this technique on Quantinuum's trapped-ion quantum processor
to simulate thermal properties of correlated spin-chains over a wide
temperature range using only a single pair of hardware qubits. Then, through
classical simulations, we explore the representational power of two versions of
sto-qMPS ansatzes for larger and deeper circuits and establish empirical
relationships between the circuit resources and the accuracy of the variational
free-energy.
- Abstract(参考訳): ホログラフィック量子シミュレーションアルゴリズムを用いて,d$-次元相互作用する量子多体系の熱状態を変動的に生成し,(d$-1)次元の断面を表すのに十分なハードウェア量子ビットのみを用いる。
この手法は、量子行列積密度演算子 (qMPDO) を量子行列積状態 (sto-qMPS) の確率混合に近似して熱状態を実装する。
qMPSを生成する量子回路のパラメータと確率混合を生成する確率分布を変動最適化法により決定する。
本研究では,Quantinuumのトラップイオン量子プロセッサ上で,1組のハードウェア量子ビットのみを用いて,広い温度範囲における相関スピン鎖の熱特性をシミュレートする原理実証実験を行った。
そこで,古典的シミュレーションにより,2種類のSto-qMPSアンサーゼの表現力を探索し,回路資源と変動自由エネルギーの精度との実証的関係を確立する。
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