論文の概要: Experimental validation of the Kibble-Zurek Mechanism on a Digital Quantum Computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.01050v3
• Date: Tue, 25 Oct 2022 15:56:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-02 18:54:13.351679
• Title: Experimental validation of the Kibble-Zurek Mechanism on a Digital Quantum Computer
• Title（参考訳）: デジタル量子コンピュータにおけるkibble-zurek機構の実験的検証
• Authors: Santiago Higuera-Quintero, Ferney J. Rodr\'iguez, Luis Quiroga, Fernando J. G\'omez-Ruiz
• Abstract要約: キブル・ズレック機構は対称性の破れを伴う非平衡量子相転移の本質物理学を捉えている。 我々は、ランダウ・ツェナー進化の下で、最も単純な量子の場合、単一の量子ビットに対してKZMを実験的に検証した。 我々は、異なる回路環境とトポロジに埋め込まれた個々の量子ビットに関する広範囲なIBM-Q実験について報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.997667081978825
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The Kibble-Zurek mechanism (KZM) captures the essential physics of nonequilibrium quantum phase transitions with symmetry breaking. KZM predicts a universal scaling power law for the defect density which is fully determined by the system's critical exponents at equilibrium and the quenching rate. We experimentally tested the KZM for the simplest quantum case, a single qubit under the Landau-Zener evolution, on an open access IBM quantum computer (IBM-Q). We find that for this simple one-qubit model, experimental data validates the central KZM assumption of the adiabatic-impulse approximation for a well isolated qubit. Furthermore, we report on extensive IBM-Q experiments on individual qubits embedded in different circuit environments and topologies, separately elucidating the role of crosstalk between qubits and the increasing decoherence effects associated with the quantum circuit depth on the KZM predictions. Our results strongly suggest that increasing circuit depth acts as a decoherence source, producing a rapid deviation of experimental data from theoretical unitary predictions.
• Abstract（参考訳）: キブル・ズレック機構(KZM)は対称性の破れを伴う非平衡量子相転移の本質物理学を捉えている。 kzmは、平衡におけるシステムの臨界指数とクエンチングレートによって完全に決定される欠陥密度の普遍的スケーリング力則を予測する。 我々は、オープンアクセスIBM量子コンピュータ(IBM-Q)上で、Landau-Zener進化の下で単一の量子ビットである最も単純な量子ケースに対するKZMの実験を行った。 この単純な1量子ビットモデルでは、実験データは十分に孤立した量子ビットに対する断熱・インパルス近似の中央 kzm の仮定を検証する。 さらに、異なる回路環境とトポロジに埋め込まれた個々の量子ビットに対するIBM-Q実験について、キュービット間のクロストークの役割と、量子回路深さに伴うデコヒーレンス効果がKZM予測に与える影響を別々に解明した。 その結果,回路深度の増加はデコヒーレンス源として作用し,理論的ユニタリ予測から実験データの迅速な偏差が生じることが示唆された。

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