論文の概要: Nonstoquastic catalyst for bifurcation-based quantum annealing of
ferromagnetic $p$-spin model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.01737v2
- Date: Mon, 8 May 2023 01:39:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-10 00:24:11.013637
- Title: Nonstoquastic catalyst for bifurcation-based quantum annealing of
ferromagnetic $p$-spin model
- Title（参考訳）: 強磁性体$p$-spinモデルの分岐型量子アニール反応のための非定常触媒
- Authors: Yuki Susa, Takashi Imoto, Yuichiro Matsuzaki
- Abstract要約: 本研究では,地中探索の効率を向上させるための非接触触媒を提案する。
半古典的解析は、問題のある一階相転移を排除できることを示している。
元々のハミルトニアンの系サイズの増加に伴いエネルギーギャップは減少するが、非接触触媒を持つハミルトニアンの系サイズに対して指数関数的に減少する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Introducing a nonstoquastic catalyst is a promising avenue to improve quantum
annealing with the transverse field. In the present paper, we propose a
nonstoquastic catalyst for bifurcation-based quantum annealing described by the
spin-1 operators to improve the efficiency of a ground-state search. To
investigate the effect of the nonstoquastic catalyst, we study the
ferromagnetic $p$-spin model, which has difficulty with finding the ground
state due to the first-order phase transition for quantum annealing. A
semiclassical analysis shows that the problematic first-order phase transition
can be eliminated by introducing the proposed nonstoquastic catalyst with the
appropriate amplitude. We also numerically calculate the minimum energy gap for
a finite-size system by diagonalizing the Hamiltonian. We find that while the
energy gap decreases exponentially with increasing system size for the original
Hamiltonian, it decreases polynomially against the system size for the
Hamiltonian with the nonstoquastic catalyst. This result implies that the
proposed nonstoquastic catalyst has the potential to improve the performance of
bifurcation-based quantum annealing.
- Abstract（参考訳）: 非古典的触媒の導入は、横磁場による量子アニールを改善する有望な方法である。
本稿では,スピン-1演算子によって記述された分岐型量子アニールのための非定常触媒を提案し,基底状態探索の効率を向上する。
非接触触媒の効果を調べるために、量子アニールの1次相転移による基底状態の発見が困難である強磁性$p$-spinモデルについて検討する。
半古典的解析により, 提案する非定常触媒を適切な振幅で導入することにより, 問題となる一階相転移を解消できることが示された。
また、ハミルトニアンを対角化することで有限サイズ系の最小エネルギーギャップを数値的に計算する。
元々のハミルトニアンの系サイズの増加に伴いエネルギーギャップは指数関数的に減少するが、ハミルトニアンと非確率触媒の系サイズに対して多項式的に減少する。
この結果から,提案触媒は分岐型量子アニールの性能向上に寄与する可能性が示唆された。
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