論文の概要: Simulating prethermalization using near-term quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.08461v1
- Date: Wed, 15 Mar 2023 09:04:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-16 14:18:05.908337
- Title: Simulating prethermalization using near-term quantum computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータを用いた予熱シミュレーション
- Authors: Yilun Yang, Arthur Christianen, Sandra Coll-Vinent, Vadim Smelyanskiy,
Mari Carmen Ba\~nuls, Thomas E. O'Brien, Dominik S. Wild, and J. Ignacio
Cirac
- Abstract要約: 本稿では,短期ディジタル量子コンピュータ上での動的特性と平衡特性を探索するための実験的プロトコルを提案する。
ハミルトンの関心の進化を比較的粗いトロッター分解でも熱化を研究することは可能であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2189422792863451
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum simulation is one of the most promising scientific applications of
quantum computers. Due to decoherence and noise in current devices, it is
however challenging to perform digital quantum simulation in a regime that is
intractable with classical computers. In this work, we propose an experimental
protocol for probing dynamics and equilibrium properties on near-term digital
quantum computers. As a key ingredient of our work, we show that it is possible
to study thermalization even with a relatively coarse Trotter decomposition of
the Hamiltonian evolution of interest. Even though the step size is too large
to permit a rigorous bound on the Trotter error, we observe that the system
prethermalizes in accordance with previous results for Floquet systems. The
dynamics closely resemble the thermalization of the model underlying the
Trotterization up to long times. We extend the reach of our approach by
developing an error mitigation scheme based on measurement and rescaling of
survival probabilities. To demonstrate the effectiveness of the entire
protocol, we apply it to the two-dimensional XY model and numerically verify
its performance with realistic noise parameters for superconducting quantum
devices. Our proposal thus provides a route to achieving quantum advantage for
relevant problems in condensed matter physics.
- Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションは、量子コンピュータの最も有望な科学的応用の1つである。
しかし、現在のデバイスにおけるデコヒーレンスやノイズのため、従来のコンピュータでは難解な方法でデジタル量子シミュレーションを行うことは困難である。
本研究では,近距離ディジタル量子コンピュータ上でのダイナミクスと平衡特性を探索するための実験プロトコルを提案する。
本研究の重要な要素として,ハミルトニアン進化の比較的粗いトロッター分解であっても熱化を研究することが可能であることを示す。
ステップサイズはトロッター誤差の厳密なバインドを許容するには大きすぎるが、フロッケ系の以前の結果に従ってシステムが予熱するのを観察した。
動力学は、トロッター化の基盤となるモデルの熱化と長い時間によく似ている。
我々は,生存確率の測定と再スケーリングに基づく誤差軽減手法の開発により,このアプローチの適用範囲を広げる。
本手法の有効性を実証するため,2次元XYモデルに適用し,超伝導量子デバイスにおける現実的なノイズパラメータによる性能検証を行った。
本提案は, 凝縮物質物理学における関連する問題に対する量子的優位性を実現するための経路を提供する。
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