論文の概要: Effect of Quantum Statistics on Computational Power of Atomic Quantum Annealers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.00201v1
• Date: Thu, 1 Sep 2022 03:33:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-28 06:45:28.023618
• Title: Effect of Quantum Statistics on Computational Power of Atomic Quantum Annealers
• Title（参考訳）: 原子量子アニーラの計算力に及ぼす量子統計量の影響
• Authors: Yuchen Luo and Xiaopeng Li
• Abstract要約: 量子統計学が量子アニールの計算能力にどのように影響するかを考察する。 ボソニック量子アニールがフェルミオンのケースより優れていることが分かる。 我々の理論的発見は、リドバーグ原子を光学格子に用いた原子量子異方体の構築に光を当てることができた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.013018381423765
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum particle statistics fundamentally controls the way particles interact, and plays an essential role in determining the properties of the system at low temperature. Here we study how the quantum statistics affects the computational power of quantum annealing. We propose an annealing Hamiltonian describing quantum particles moving on a square lattice and compare the computational performance of the atomic quantum annealers between two statistically-different components: spinless fermions and hard-core bosons. In addition, we take an Ising quantum annealer driven by traditional transverse-field quantum fluctuations as a baseline. The potential of our quantum annealers to solve combinatorial optimization problems is demonstrated on random 3-regular graph partitioning. We find that the bosonic quantum annealer outperforms the fermionic case. The superior performance of the bosonic quantum annealer is attributed to larger excitation gaps and the consequent smoother adiabatic transformation of its instantaneous quantum ground states. Along our annealing schedule, the bosonic quantum annealer is less affected by the glass order and explores the Hilbert space more efficiently. Our theoretical finding could shed light on constructing atomic quantum annealers using Rydberg atoms in optical lattices.
• Abstract（参考訳）: 量子粒子統計は粒子の相互作用を根本的に制御し、低温での系の特性を決定する上で重要な役割を果たす。 本稿では,量子統計が量子アニーリングの計算能力に与える影響について検討する。 正方形格子上を移動する量子粒子を記述したアニーリングハミルトニアンを提案し,その計算性能を,スピンレスフェルミオンとハードコアボソンの2つの統計的に異なる成分で比較した。 さらに、従来の横場量子ゆらぎによって駆動されるイジング量子アニールをベースラインとしている。 組合せ最適化問題を解く量子アニールのポテンシャルは、ランダムな3規則グラフ分割において実証される。 ボソニック量子アニールがフェルミオンのケースより優れていることが分かる。 ボソニック量子アニーラーの優れた性能は、より大きな励起ギャップと、その瞬間的な量子基底状態の滑らかな断熱変換に起因する。 我々のアニーリングスケジュールに従って、ボソニック量子アニーラーはガラスオーダーの影響が少なく、ヒルベルト空間をより効率的に探索する。 我々の理論的発見は、ライドバーグ原子を光学格子に用いた原子量子アニーラーの構築に光を当てることができた。

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