論文の概要: Quantum many-body Jarzynski equality and dissipative noise on a digital quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.14313v2
• Date: Fri, 3 Nov 2023 19:04:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-08 01:40:32.941443
• Title: Quantum many-body Jarzynski equality and dissipative noise on a digital quantum computer
• Title（参考訳）: ディジタル量子コンピュータにおける量子多体ジャルジンスキー等価性と散逸雑音
• Authors: Dominik Hahn, Maxime Dupont, Markus Schmitt, David J. Luitz, and Marin Bukov
• Abstract要約: トラップイオンと超伝導量子ビットコンピュータ上で16自由度まで相互作用する系における非平衡プロトコルの結果を示す。 本稿では,Jarzynski等式が,プラットフォーム固有の誤差を受ける異なる量子コンピューティングプラットフォームに持つ精度について論じる。
• 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 quantum Jarzynski equality and the Crooks relation are fundamental laws connecting equilibrium processes with nonequilibrium fluctuations. They are promising tools to benchmark quantum devices and measure free energy differences. While they are well established theoretically and also experimental realizations for few-body systems already exist, their experimental validity in the quantum many-body regime has not been observed so far. Here, we present results for nonequilibrium protocols in systems with up to sixteen interacting degrees of freedom obtained on trapped ion and superconducting qubit quantum computers, which test the quantum Jarzynski equality and the Crooks relation in the many-body regime. To achieve this, we overcome present-day limitations in the preparation of thermal ensembles and in the measurement of work distributions on noisy intermediate-scale quantum devices. We discuss the accuracy to which the Jarzynski equality holds on different quantum computing platforms subject to platform-specific errors. The analysis reveals the validity of Jarzynski's equality in a regime with energy dissipation, compensated for by a fast unitary drive. This provides new insights for analyzing errors in many-body quantum simulators.
• Abstract（参考訳）: 量子ジャジンスキーの等式とクルックスの関係は、平衡過程と非平衡変動を結びつける基本法則である。 彼らは量子デバイスをベンチマークし、自由エネルギー差を測定するツールを約束している。 理論上は十分に確立されており、数体系の実験的な実現もすでに存在するが、量子多体状態における実験的な妥当性は今のところ観測されていない。 本稿では、閉じ込められたイオンと超伝導量子コンピュータで得られる最大16個の相互作用する自由度を持つ系における非平衡プロトコルについて、量子ジャージンスキー等式と多体系におけるクルックス関係をテストした結果を示す。 そこで本研究では, 雑音中規模量子デバイスにおける熱アンサンブルの作成と作業分布の測定における現在の限界を克服する。 jarzynski等式がプラットフォーム固有のエラーの対象となる異なる量子コンピューティングプラットフォームに対して持つ正確性について論じる。 この分析は、高速なユニタリドライブによって補償されるエネルギー散逸の政権におけるジャージンスキーの平等の妥当性を明らかにする。 これは多体量子シミュレータでエラーを分析するための新しい洞察を提供する。

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