論文の概要: Programmable adiabatic demagnetization for systems with trivial and
topological excitations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.17256v3
- Date: Fri, 2 Jun 2023 21:32:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-07 04:15:35.562816
- Title: Programmable adiabatic demagnetization for systems with trivial and
topological excitations
- Title（参考訳）: 自明かつトポロジカルな励起を持つ系に対するプログラマブルアダバティック・デマグネティゼーション
- Authors: Anne Matthies and Mark Rudner and Achim Rosch and Erez Berg
- Abstract要約: 量子コンピュータや量子シミュレータ上で任意のハミルトニアンの低エネルギー状態を作成するためのプロトコルを提案する。
このプロトコルは、固体システムを極低温に冷却するために使用される断熱脱磁性技術にインスパイアされている。
- 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: We propose a simple, robust protocol to prepare a low-energy state of an
arbitrary Hamiltonian on a quantum computer or programmable quantum simulator.
The protocol is inspired by the adiabatic demagnetization technique, used to
cool solid-state systems to extremely low temperatures. A fraction of the
qubits (or spins) is used to model a spin bath that is coupled to the system.
By an adiabatic ramp down of a simulated Zeeman field acting on the bath spins,
energy and entropy are extracted from the system. The bath spins are then
measured and reset to the polarized state, and the process is repeated until
convergence to a low-energy steady state is achieved. We demonstrate the
protocol via application to the quantum Ising model. We study the protocol's
performance in the presence of noise and show how the information from the
measurement of the bath spins can be used to monitor the cooling process. The
performance of the algorithm depends on the nature of the excitations of the
system; systems with non-local (topological) excitations are more difficult to
cool than those with local excitations. We explore the possible mitigation of
this problem by trapping topological excitations.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータやプログラム可能な量子シミュレータ上で任意のハミルトニアンの低エネルギー状態を作成するための、単純で堅牢なプロトコルを提案する。
このプロトコルは、固体システムを極低温に冷却するために使用される断熱脱磁性技術にインスパイアされている。
クビット(またはスピン)のごく一部は、システムに結合したスピン浴をモデル化するために使用される。
バススピンに作用するシミュレーションゼーマン場の断熱ランプダウンにより、システムからエネルギー及びエントロピーを抽出する。
その後、浴のスピンが測定され、偏極状態にリセットされ、低エネルギーの定常状態への収束が完了するまでプロセスが繰り返される。
量子イジングモデルへの応用によるプロトコルの実証を行う。
提案手法は, 雑音の存在下での性能を検証し, 冷却過程の監視に浴のスピン測定から得られる情報をどのように利用できるかを示す。
アルゴリズムの性能はシステムの励起の性質に依存するが、非局所的な(位相的)励起を持つ系は局所的な励起を持つ系よりも冷却が難しい。
トポロジカルな励起をトラップすることでこの問題の緩和の可能性を探る。
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