論文の概要: Digital quantum simulation of scalar Yukawa coupling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.02684v2
- Date: Mon, 26 Jun 2023 17:18:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-28 00:28:30.499406
- Title: Digital quantum simulation of scalar Yukawa coupling
- Title(参考訳): スカラー湯川カップリングのディジタル量子シミュレーション
- Authors: Thierry N. Kaldenbach, Matthias Heller, Gernot Alber, and Vladimir M.
Stojanovic
- Abstract要約: IBM Q上の湯川相互作用クエンチの非平衡ダイナミクスについて検討する。
最大3ボソンでその力学をエミュレートする低深さ量子回路を設計する。
より高ボソン数のトランケーションのためのシステム力学をエミュレートする量子回路のCNOTコスト推定法を提案する。
- 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: Motivated by the revitalized interest in the digital quantum simulation of
coupled fermion-boson models from medium- and high-energy physics, we
investigate the nonequilibrium dynamics following a Yukawa-interaction quench
on IBM Q. Adopting -- due to current quantum-hardware limitations -- a
single-site (zero-dimensional) version of the scalar Yukawa-coupling model as
our point of departure, we design low-depth quantum circuits that emulate its
dynamics with up to three bosons. In particular, using advanced
circuit-optimization techniques, in the one-boson case we demonstrate circuit
compression, i.e.~design a constant-depth circuit containing only two CNOT
gates, regardless of the total simulation time. In the three-boson case --
where such a compression is not possible -- we design a circuit in which one
Trotter step entails $8$ CNOTs, this number being far below the maximal
CNOT-cost of a generic three-qubit gate. Using an analogy with the travelling
salesman problem, we also provide a CNOT-cost estimate for quantum circuits
emulating the system dynamics for higher boson-number truncations. Based on the
designed circuits, we quantify the system dynamics for the initial vacuum state
by evaluating the expected boson number at an arbitrary time after a
Yukawa-interaction quench, as well as the survival probability of the initial
state (the Loschmidt echo). Finally, we make use of the designed circuits to
drive adiabatic transitions and compute the energies of the ground- and first
excited state of the model under consideration. We validate our results by
performing error mitigation in the form of zero-noise extrapolation, finding an
excellent agreement of our obtained results with the exact ones obtained
through classical benchmarking.
- Abstract(参考訳): 我々は、中高エネルギー物理学からの結合フェルミオンボソンモデルのデジタル量子シミュレーションへの再活性化に関心を抱き、IBM Q上の湯川相互作用クエンチに続く非平衡ダイナミクスを考察した。
特に,高度な回路最適化手法を用いて,1ボソンの場合,シミュレーション時間によらず,2つのcnotゲートのみを含む定深さ回路の設計を行う。
3ボソンの場合(そのような圧縮が不可能な場合)、1つのトロッターステップが8ドルCNOTを持つ回路を設計し、この数は一般的な3ビットゲートの最大CNOTコストよりはるかに低い。
また,巡回セールスマン問題との類似性を用いて,より高いボソン数切断のシステムダイナミクスをエミュレートする量子回路のcnotコスト推定も提供する。
設計した回路に基づいて, 湯川相互作用クエンチ後の任意の時間に期待されるボソン数と初期状態の生存確率を評価し, 初期真空状態のシステムダイナミクスを定量化する(ロスシュミットエコー)。
最後に, 設計した回路を用いて断熱遷移を駆動し, 模型の基底および第1励起状態のエネルギーを計算する。
我々は,ゼロノイズ外挿の形式で誤差緩和を行い,古典的ベンチマークにより得られた結果と精度の良い一致を求めることにより,結果の検証を行った。
関連論文リスト
- Simulating Quantum Circuits by Model Counting [0.0]
重み付きモデル計数により、普遍量子回路の強いシミュレーションを効率的に行うことができることを示す。
我々の研究は、量子回路の効率的なコンパイルを実現するために、既存の強力な古典的推論ツールを応用する方法を開拓する。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-03-11T22:40:15Z) - First-Order Phase Transition of the Schwinger Model with a Quantum Computer [0.0]
格子シュウィンガーモデルにおける一階位相遷移を位相的$theta$-termの存在下で検討する。
本研究では, モデルの位相構造を明らかにする観測可能な電場密度と粒子数が, 量子ハードウェアから確実に得られることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-12-20T08:27:49Z) - Quantum emulation of the transient dynamics in the multistate
Landau-Zener model [50.591267188664666]
本研究では,Landau-Zenerモデルにおける過渡ダイナミクスを,Landau-Zener速度の関数として検討する。
我々の実験は、工学的なボソニックモードスペクトルに結合した量子ビットを用いたより複雑なシミュレーションの道を開いた。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-11-26T15:04:11Z) - Bayesian Learning of Parameterised Quantum Circuits [0.0]
我々はベイズ後部の近似として古典的最適化の確率論的視点を取り、再定式化する。
ラプラスを用いた最大後点推定に基づく次元縮小戦略について述べる。
量子H1-2コンピュータの実験では、結果として得られる回路は勾配なしで訓練された回路よりも高速でノイズが少ないことが示されている。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-06-15T14:20:14Z) - Simulating the Mott transition on a noisy digital quantum computer via
Cartan-based fast-forwarding circuits [62.73367618671969]
動的平均場理論(DMFT)は、ハバードモデルの局所グリーン関数をアンダーソン不純物のモデルにマッピングする。
不純物モデルを効率的に解くために、量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムが提案されている。
この研究は、ノイズの多いデジタル量子ハードウェアを用いたMott相転移の最初の計算を提示する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-12-10T17:32:15Z) - Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。
3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-08-03T17:49:09Z) - High-fidelity geometric quantum gates with short paths on
superconducting circuits [5.666193021459319]
本稿では, 簡単なパルス制御手法を用いて, 短経路の非断熱的幾何学的量子ゲートを実現する手法を提案する。
具体的には、実用的な量子コンピュータを実現する上で最も有望なプラットフォームの一つである超伝導量子回路について説明する。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-02-06T10:13:05Z) - State preparation and measurement in a quantum simulation of the O(3)
sigma model [65.01359242860215]
我々は,非線型O(3)シグマモデルの固定点が,格子サイトあたり2キュービットしか持たないスピンモデルの量子相転移付近で再現可能であることを示す。
本稿では,弱い結合状態と量子臨界状態の両方において,断熱的基底状態の準備が複雑になる結果を得るためにトロッター法を適用した。
非単位ランダム化シミュレーション法に基づく量子アルゴリズムの提案と解析を行う。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-06-28T23:44:12Z) - Hardware-Encoding Grid States in a Non-Reciprocal Superconducting
Circuit [62.997667081978825]
本稿では、非相互デバイスと、基底空間が2倍縮退し、基底状態がGottesman-Kitaev-Preskill(GKP)符号の近似符号であるジョセフソン接合からなる回路設計について述べる。
この回路は、電荷やフラックスノイズなどの超伝導回路の一般的なノイズチャネルに対して自然に保護されており、受動的量子誤差補正に使用できることを示唆している。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-02-18T16:45:09Z) - Efficient classical simulation of random shallow 2D quantum circuits [104.50546079040298]
ランダム量子回路は古典的にシミュレートするのは難しいと見なされる。
典型例の近似シミュレーションは, 正確なシミュレーションとほぼ同程度に困難であることを示す。
また、十分に浅いランダム回路はより一般的に効率的にシミュレーション可能であると推測する。
論文 参考訳(メタデータ) (2019-12-31T19:00:00Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。