論文の概要: Classical Chaos in Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.14435v1
• Date: Thu, 27 Apr 2023 18:00:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-01 16:13:02.225421
• Title: Classical Chaos in Quantum Computers
• Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける古典カオス
• Authors: Simon-Dominik B\"orner, Christoph Berke, David P. DiVincenzo, Simon Trebst, Alexander Altland
• Abstract要約: 50-100量子ビットからなる現在の量子プロセッサは、シリコンコンピュータ上の量子シミュレーションの範囲外で動作する。 我々は,テキスト古典的限界のシミュレーションが,この問題を緩和する潜在的に強力な診断ツールであることを実証した。 古典的および量子シミュレーションは、$mathcalO$transmonsを持つシステムにおいて、同様の安定性指標をもたらす。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 55.41644538483948
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: The development of quantum computing hardware is facing the challenge that current-day quantum processors, comprising 50-100 qubits, already operate outside the range of quantum simulation on silicon computers. In this paper we demonstrate that the simulation of \textit{classical} limits can be a potent diagnostic tool potentially mitigating this problem. As a testbed for our approach we consider the transmon qubit processor, a computing platform in which the coupling of large numbers of nonlinear quantum oscillators may trigger destabilizing chaotic resonances. We find that classical and quantum simulations lead to similar stability metrics (classical Lyapunov exponents vs. quantum wave function participation ratios) in systems with $\mathcal{O}(10)$ transmons. However, the big advantage of classical simulation is that it can be pushed to large systems comprising up to thousands of qubits. We exhibit the utility of this classical toolbox by simulating all current IBM transmon chips, including the recently announced 433-qubit processor of the Osprey generation, as well as future devices with 1,121 qubits (Condor generation). For realistic system parameters, we find a systematic increase of Lyapunov exponents in system size, suggesting that larger layouts require added efforts in information protection.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングハードウェアの開発は、現在の量子プロセッサ(50-100量子ビット)が既にシリコンコンピュータ上の量子シミュレーションの範囲外で動作するという課題に直面している。 本稿では, \textit{classical} 限界のシミュレーションが,この問題を緩和する強力な診断ツールであることを実証する。 提案手法の試行として,多数の非線形量子発振器の結合が不安定なカオス共鳴を引き起こす可能性のある計算プラットフォームであるトランスモン量子ビットプロセッサを検討する。 古典的および量子シミュレーションは、$\mathcal{O}(10)$transmonsの系における同様の安定性指標(古典的なリアプノフ指数と量子波関数の参加比)をもたらす。 しかし、古典シミュレーションの大きな利点は、最大数千の量子ビットからなる大規模システムにプッシュできることである。 我々は,Osprey 世代の 433 キュービットプロセッサや,1,121 キュービットの将来のデバイスを含む,現在の IBM トランスモンチップをシミュレートして,この古典的なツールボックスの有用性を示す。 現実的なシステムパラメータでは、システムサイズにおいてLyapunov指数が体系的に増加し、より大きなレイアウトでは情報保護にさらなる努力が必要であることが示唆される。

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