論文の概要: Algebraic Compression of Free Fermionic Quantum Circuits: Particle
Creation, Arbitrary Lattices and Controlled Evolution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.09538v1
- Date: Thu, 16 Mar 2023 17:52:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2023-03-17 14:07:45.625664
- Title: Algebraic Compression of Free Fermionic Quantum Circuits: Particle
Creation, Arbitrary Lattices and Controlled Evolution
- Title（参考訳）: 自由フェルミオン量子回路の代数圧縮:粒子生成、任意格子および制御された進化
- Authors: Efekan K\"okc\"u, Daan Camps, Lindsay Bassman Oftelie, Wibe A. de
Jong, Roel Van Beeumen, A. F. Kemper
- Abstract要約: 我々はハミルトンの下でトロッター化進化を圧縮するアルゴリズムを開発した。
我々は、長い範囲のスピン相互作用とフェルミオンホッピングで進化をシミュレートする回路を圧縮するためにアルゴリズムを拡張した。
- 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: Recently we developed a local and constructive algorithm based on Lie
algebraic methods for compressing Trotterized evolution under Hamiltonians that
can be mapped to free fermions. The compression algorithm yields a circuit
which scales linearly in the number of qubits, is fixed depth for for
arbitrarily long evolution times and is applicable to time dependent
Hamiltonians, although is limited to simple nearest-neighbor spin interactions
and fermionic hopping. In this work, we extend the algorithm to compress
circuits simulating evolution with long-range spin interactions and fermionic
hopping, thereby enabling embedding of arbitrary lattices onto a chain of
qubits. Moreover, we show that controlled time evolution, as well as fermion
creation and annihilation operators can also be compressed. We demonstrate our
results by adiabatically preparing the ground state for a half-filled fermionic
chain, and simulating a $4 \times 4$ tight binding model on ibmq_washington.
With these new developments, our results enable the simulation of a wider range
of models of interest and the efficient compression of subcircuits.
- Abstract（参考訳）: 最近我々は、フリーフェルミオンに写像できるハミルトンの下でのトロッター化進化を圧縮するリー代数法に基づく局所的・構成的アルゴリズムを開発した。
圧縮アルゴリズムは、キュービット数を線形にスケールし、任意に長い進化時間に対して固定深さであり、時間依存ハミルトニアンに適用できる回路を生成するが、単純最寄りのスピン相互作用とフェルミオンホッピングに制限される。
本研究では,長いスピン相互作用とフェルミオンホッピングで進化をシミュレートする回路を圧縮するアルゴリズムを拡張し,任意の格子を量子ビット列に埋め込み可能とした。
さらに,制御された時間発展やフェルミオン生成や消滅演算子も圧縮可能であることを示した。
半充填フェルミオン鎖の基底状態について,ibmq_washington上で4 \times 4$ tight binding modelをシミュレートして実験を行った。
これらの新たな展開により,より広い範囲の関心モデルのシミュレーションとサブサーキットの効率的な圧縮が可能となった。
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