論文の概要: Adaptively partitioned analog quantum simulation on near-term quantum computers: The nonclassical free-induction decay of NV centers in diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.01970v2
• Date: Tue, 7 Nov 2023 11:19:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-08 22:58:10.830076
• Title: Adaptively partitioned analog quantum simulation on near-term quantum computers: The nonclassical free-induction decay of NV centers in diamond
• Title（参考訳）: 短期量子コンピュータにおける適応的分割型アナログ量子シミュレーション:ダイヤモンド中のNV中心の非古典的自由誘導崩壊
• Authors: Yun-Hua Kuo and Hong-Bin Chen
• Abstract要約: 本稿では,近距離量子デバイスに対するアナログシミュレーション手法を提案する。 本手法は, 浴槽を複数の群に適応的に分割することで, 限界を回避する。 この研究は、ノイズの多い短期量子コンピュータ上の大規模物質をシミュレートするための柔軟なアプローチに光を当てる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.24475591916185496
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The idea of simulating quantum physics with controllable quantum devices had been proposed several decades ago. With the extensive development of quantum technology, large-scale simulation, such as the analog quantum simulation tailoring an artificial Hamiltonian mimicking the system of interest, has been implemented on elaborate quantum experimental platforms. However, due to the limitations caused by the significant noises and the connectivity, analog simulation is generically infeasible on near-term quantum computing platforms. Here we propose an alternative analog simulation approach on near-term quantum devices. Our approach circumvents the limitations by adaptively partitioning the bath into several groups based on the performance of the quantum devices. We apply our approach to simulate the free induction decay of the electron spin in a diamond NV$^-$ center coupled to a huge number of nuclei and investigate the nonclassicality induced by the nuclear spin polarization. The simulation is implemented collaboratively with authentic devices and simulators on IBM quantum computers. We have also applied our approach to address the nonclassical noise caused by the crosstalk between qubits. This work sheds light on a flexible approach to simulate large-scale materials on noisy near-term quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 制御可能な量子デバイスで量子物理学をシミュレートするというアイデアは、数十年前に提案された。 量子技術の広範な発展により、興味のあるシステムを模倣する人工ハミルトニアンを調整したアナログ量子シミュレーションのような大規模シミュレーションが、精巧な量子実験プラットフォーム上で実装されている。 しかし、大きなノイズと接続性によって生じる制限のため、アナログシミュレーションは短期量子コンピューティングプラットフォームでは一般的には不可能である。 本稿では,短期量子デバイスに対するアナログシミュレーション手法を提案する。 提案手法は, 量子デバイスの性能に基づいて浴槽を複数のグループに適応的に分割することで, 限界を回避する。 我々は,膨大な数の核に結合したダイヤモンドnv$^-$中心における電子スピンの自由誘導減衰をシミュレートし,核スピン偏極による非古典性を調べる。 このシミュレーションは、IBM量子コンピュータ上の真正デバイスやシミュレータと協調して実装されている。 また,量子ビット間のクロストークによる非古典的雑音に対処するために,本手法を適用した。 この研究は、ノイズの多い短期量子コンピュータ上の大規模物質をシミュレートするための柔軟なアプローチに光を当てる。

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