論文の概要: Towards solving the Fermi-Hubbard model via tailored quantum annealers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.14374v1
- Date: Thu, 28 Jul 2022 20:40:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-03 04:42:55.570691
- Title: Towards solving the Fermi-Hubbard model via tailored quantum annealers
- Title（参考訳）: 配向量子アニールによるフェルミ・ハバードモデルの解法
- Authors: Ryan Levy, Zoe Gonzalez Izquierdo, Zhihui Wang, Jeffrey Marshall,
Joseph Barreto, Louis Fry-Bouriaux, Daniel T. O'Connor, Paul A. Warburton,
Nathan Wiebe, Eleanor Rieffel, Filip A. Wudarski
- Abstract要約: 二次元正方格子上のフェルミ・ハバードモデル(Fermi-Hubbard model, FHM)は、量子ハードウェア上でフェルミオンハミルトニアンをシミュレートするための重要なテストベッドであり、ターゲットとなっている。
我々は,次世代の量子アニーラーにとって魅力的なターゲットとなる,断熱プロトコルに基づくFHMの量子シミュレーションの代替案を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.87086721730444
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Fermi-Hubbard model (FHM) on a two dimensional square lattice has long
been an important testbed and target for simulating fermionic Hamiltonians on
quantum hardware. We present an alternative for quantum simulation of FHMs
based on an adiabatic protocol that could be an attractive target for next
generations of quantum annealers. Our results rely on a recently introduced
low-weight encoding that allows the FHM to be expressed in terms of Pauli
operators with locality of at most three. We theoretically and numerically
determine promising quantum annealing setups for both interacting 2D spinless
and spinful systems, that enable to reach near the ground state solution with
high fidelity for systems as big as $6\times 6$ (spinless) and $4\times 3$
(spinful). Moreover, we demonstrate the scaling properties of the minimal gap
and analyze robustness of the protocol against control noise. Additionally, we
identify and discuss basic experimental requirements to construct near term
annealing hardware tailored to simulate these problems. Finally, we perform a
detailed resource estimation for the introduced adiabatic protocol, and discuss
pros and cons of this approach relative to gate-based approaches for near-term
platforms.
- Abstract（参考訳）: 二次元正方格子上のフェルミ・ハバードモデル(Fermi-Hubbard model, FHM)は、量子ハードウェア上でフェルミオンハミルトニアンをシミュレートするための重要なテストベッドであり、ターゲットとなっている。
我々は,次世代の量子アニーラーにとって魅力的なターゲットとなる,断熱プロトコルに基づくFHMの量子シミュレーションの代替案を提案する。
その結果,最近導入された低重みエンコーディングにより,fhm をポーリ演算子で表現可能となり,最大3つの局所性が得られた。
相互作用する2次元スピンレス系とスピンフル系の両方に対する有望な量子アニール機構を理論的に数値的に決定し,6\times 6$ (スピンレス) および4\times 3$ (スピンフル) のシステムに対して高い忠実度で基底状態解に到達できるようにする。
さらに,最小ギャップのスケーリング特性を実証し,制御ノイズに対するプロトコルのロバスト性を分析する。
さらに,これらの問題をシミュレートした近時アニーリングハードウェアを構築するための基礎的な実験的要件を特定し,議論する。
最後に、導入した断熱プロトコルの詳細なリソース推定を行い、近距離プラットフォームに対するゲートベースのアプローチに対するこのアプローチの長所と短所について論じる。
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