論文の概要: Digital Quantum Simulation of the Spin-Boson Model under Open System Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.15922v2
• Date: Wed, 30 Nov 2022 02:14:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-21 05:35:39.650339
• Title: Digital Quantum Simulation of the Spin-Boson Model under Open System Dynamics
• Title（参考訳）: 開系ダイナミクス下におけるスピン-ボソンモデルのディジタル量子シミュレーション
• Authors: Andreas Burger and Leong Chuan Kwek and Dario Poletti
• Abstract要約: デジタル量子コンピュータにおけるオープン量子力学のシミュレーション法について検討する。 本研究は, 発散部がより耐雑音性のあるシミュレーションにつながるのに対して, 動力学のユニタリ部分のシミュレートが重要であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5727276506140881
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Digital quantum computers have the potential to simulate complex quantum systems. The spin-boson model is one of such systems, used in disparate physical domains. Importantly, in a number of setups, the spin-boson model is open, i.e. the system is in contact with an external environment which can, for instance, cause the decay of the spin state. Here we study how to simulate such open quantum dynamics in a digital quantum computer, for which we use one of IBM's hardware. We consider in particular how accurate different implementations of the evolution result as a function of the level of noise in the hardware and of the parameters of the open dynamics. For the regimes studied, we show that the key aspect is to simulate the unitary portion of the dynamics, while the dissipative part can lead to a more noise-resistant simulation. We consider both a single spin coupled to a harmonic oscillator, and also two spins coupled to the oscillator. In the latter case, we show that it is possible to simulate the emergence of correlations between the spins via the oscillator.
• Abstract（参考訳）: デジタル量子コンピュータは複雑な量子システムをシミュレートする可能性がある。 スピンボーソンモデルはそのような系の1つであり、異なる物理領域で用いられる。 重要なことは、いくつかの設定においてスピンボソンモデルが開であり、例えばスピン状態の崩壊を引き起こすことができる外部環境とシステムが接触していることである。 本稿では,ibmのハードウェアを用いたデジタル量子コンピュータにおいて,そのようなオープン量子力学をシミュレートする方法について検討する。 特に,ハードウェアのノイズレベルとオープンダイナミクスのパラメータの関数として,進化の異なる実装がどの程度正確かを検討する。 研究したレジームでは、ダイナミクスのユニタリな部分をシミュレートし、散逸的な部分はよりノイズに耐性のあるシミュレーションに導くことが鍵となる。 振動子に結合した1つのスピンと振動子に結合した2つのスピンを考える。 後者の場合、振動子を介してスピン間の相関の出現をシミュレートできることが示される。

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