論文の概要: Probing finite-temperature observables in quantum simulators of spin
systems with short-time dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.01756v2
- Date: Thu, 4 May 2023 19:39:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-08 17:39:07.004443
- Title: Probing finite-temperature observables in quantum simulators of spin
systems with short-time dynamics
- Title（参考訳）: 短時間力学を持つスピン系の量子シミュレータにおける有限温度観測値の提案
- Authors: Alexander Schuckert, Annabelle Bohrdt, Eleanor Crane, Michael Knap
- Abstract要約: ジャジンスキー等式から動機付けられたアルゴリズムを用いて, 有限温度可観測体がどのように得られるかを示す。
長範囲の逆場イジングモデルにおける有限温度相転移は、捕捉されたイオン量子シミュレータで特徴づけられることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.997667081978825
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Preparing finite temperature states in quantum simulators of spin systems,
such as trapped ions or Rydberg atoms in optical tweezers, is challenging due
to their almost perfect isolation from the environment. Here, we show how
finite-temperature observables can be obtained with an algorithm motivated from
the Jarzynski equality and equivalent to the one in Lu, Banuls and Cirac, PRX
Quantum 2, 020321 (2021). It consists of classical importance sampling of
initial states and a measurement of the Loschmidt echo with a quantum
simulator. We use the method as a quantum-inspired classical algorithm and
simulate the protocol with matrix product states to analyze the requirements on
a quantum simulator. This way, we show that a finite temperature phase
transition in the long-range transverse field Ising model can be characterized
in trapped ion quantum simulators. We propose a concrete measurement protocol
for the Loschmidt echo and discuss the influence of measurement noise,
dephasing, as well as state preparation and measurement errors. We argue that
the algorithm is robust against those imperfections under realistic conditions.
- Abstract（参考訳）: 閉じ込められたイオンやライドバーグ原子のようなスピン系の量子シミュレータにおける有限温度状態の準備は、環境からほぼ完全に隔離されているため困難である。
ここでは,jarzynski等式を動機とするアルゴリズムを用いて有限温度可観測性を得る方法を示し,lu,banuls,cirac,prx quantum 2, 020321 (2021) と等価性を示す。
これは古典的な初期状態のサンプリングと、量子シミュレータによるロシミットエコーの測定から成り立っている。
この手法を量子に触発された古典的アルゴリズムとして使用し,行列積状態とプロトコルをシミュレートし,量子シミュレータの要件を解析した。
このようにして、長距離横磁場イジングモデルにおける有限温度相転移は、閉じ込められたイオン量子シミュレータによって特徴づけられることを示した。
そこで我々はLoschmidtエコーのための具体的な測定プロトコルを提案し、測定ノイズ、デフォーカス、および状態準備および測定誤差の影響について議論する。
このアルゴリズムは現実的な条件下での不完全性に対して堅牢であると主張する。
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