論文の概要: Simulating Majorana zero modes on a noisy quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.00563v2
• Date: Tue, 24 Jan 2023 16:27:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-11 01:14:38.055100
• Title: Simulating Majorana zero modes on a noisy quantum processor
• Title（参考訳）: 雑音量子プロセッサにおけるMajoranaゼロモードのシミュレーション
• Authors: Kevin J. Sung, Marko J. Ran\v{c}i\'c, Olivia T. Lanes, Nicholas T. Bronn
• Abstract要約: 北エフ連鎖ハミルトニアンの固有状態としてマヨラナゼロモードを準備するために、ノイズの多い超伝導量子プロセッサを用いる。 我々の研究は、非相互作用性フェルミオン系を用いた以前の実験に基づいている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The simulation of systems of interacting fermions is one of the most anticipated applications of quantum computers. The most interesting simulations will require a fault-tolerant quantum computer, and building such a device remains a long-term goal. However, the capabilities of existing noisy quantum processors have steadily improved, sparking an interest in running simulations that, while not necessarily classically intractable, may serve as device benchmarks and help elucidate the challenges to achieving practical applications on near-term devices. Systems of non-interacting fermions are ideally suited to serve these purposes. While they display rich physics and generate highly entangled states when simulated on a quantum processor, their classical tractability enables experimental results to be verified even at large system sizes that would typically defy classical simulation. In this work, we use a noisy superconducting quantum processor to prepare Majorana zero modes as eigenstates of the Kitaev chain Hamiltonian, a model of non-interacting fermions. Our work builds on previous experiments with non-interacting fermionic systems. Previous work demonstrated error mitigation techniques applicable to the special case of Slater determinants. Here, we show how to extend these techniques to the case of general fermionic Gaussian states, and demonstrate them by preparing Majorana zero modes on systems of up to 7 qubits.
• Abstract（参考訳）: 相互作用するフェルミオンのシステムのシミュレーションは、量子コンピュータの最も期待されている応用の1つである。 最も興味深いシミュレーションは、フォールトトレラントな量子コンピュータを必要とし、そのようなデバイスを構築することが長期的な目標である。 しかし、既存のノイズの多い量子プロセッサの能力は着実に改善され、必ずしも古典的ではないがデバイスベンチマークとして機能し、短期的なデバイスで実用的なアプリケーションを実現する上での課題を解明するシミュレーションの実行への関心が高まっている。 非相互作用フェルミオンのシステムはこれらの目的を満たすのに理想的に適している。 量子プロセッサ上でシミュレートすると、リッチな物理学を示し、非常に絡み合った状態を生成するが、その古典的扱いやすさは、典型的には古典的シミュレーションに反する大きなシステムサイズでも実験結果を検証することができる。 本研究では,非相互作用フェルミオンのモデルであるキタエフ連鎖ハミルトニアンの固有状態としてマヨラナゼロモードを作成するために,ノイズの大きい超伝導量子プロセッサを用いる。 我々の研究は、非相互作用フェルミオン系による以前の実験に基づいている。 従来の研究は、スレーター行列式の特殊事例に適用できる誤差軽減技術を示した。 ここでは,これらの手法を一般のフェルミオンガウス状態の場合に拡張する方法を示し,最大7キュービットのシステム上でマヨラナゼロモードを準備することにより,それらを実演する。

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