論文の概要: Qualitative quantum simulation of resonant tunneling and localization
with the shallow quantum circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.03249v1
- Date: Tue, 7 Feb 2023 04:21:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-08 17:27:21.305150
- Title: Qualitative quantum simulation of resonant tunneling and localization
with the shallow quantum circuits
- Title（参考訳）: 浅量子回路を用いた共鳴トンネルの定性的量子シミュレーションと局在化
- Authors: P. Wang
- Abstract要約: 回路ベースの量子コンピュータでは、量子ゲートによって駆動される離散時間進化によって計算が行われる。
浅部量子回路は連続時間進化限界における典型的な量子現象を定性的に観測するのに十分であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In a circuit-based quantum computer, the computing is performed via the
discrete-time evolution driven by quantum gates. Accurate simulation of
continuoustime evolution requires a large number of quantum gates and therefore
suffers from more noise. In this paper, we find that shallow quantum circuits
are sufficient to qualitatively observe some typical quantum phenomena in the
continuous-time evolution limit, such as resonant tunneling and localization
phenomena. We study the propagation of a spin excitation in Trotter circuits
with a large step size. The circuits are formed of two types of two-qubit
gates, i.e. XY gates and controlled- Rx gates, and single-qubit Rz gates. The
configuration of the Rz gates determines the distribution of the spin
excitation at the end of evolution. We demonstrate the resonant tunneling with
up to four steps and the localization phenomenon with dozens of steps in
Trotter circuits. Our results show that the circuit depth required for
qualitative observation of some significant quantum phenomena is much smaller
than that required for quantitative computation, suggesting that it is feasible
to apply qualitative observations to near-term quantum computers. We also
provide a way to use the physics laws to understand the error propagation in
quantum circuits.
- Abstract（参考訳）: 回路ベースの量子コンピュータでは、量子ゲートによって駆動される離散時間発展を通じて計算を行う。
連続時間発展の正確なシミュレーションには多数の量子ゲートが必要であり、それゆえよりノイズが発生する。
本稿では, 共鳴トンネルや局所化現象などの連続時間進化限界における量子現象を定性的に観測するには, 浅い量子回路が十分であることを示す。
トロッター回路におけるスピン励起の伝播を大きなステップサイズで研究する。
回路は2種類の2量子ゲート、すなわちXYゲートと制御Rxゲートと1量子Rzゲートで構成されている。
Rzゲートの構成は、進化の終わりにおけるスピン励起の分布を決定する。
我々は、最大4ステップの共振トンネルと、トロッター回路における数十ステップの局所化現象を実証する。
その結果,いくつかの重要な量子現象の定性的観測に必要な回路深度は,定量計算に必要な回路深度よりもはるかに小さく,短期量子コンピュータに定性的観測を適用することが可能であることが示唆された。
また,量子回路における誤差伝播を理解するために物理法則を用いる方法を提案する。
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