論文の概要: Probing spectral features of quantum many-body systems with quantum simulators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.07649v1
• Date: Fri, 12 May 2023 17:58:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-15 11:53:51.974334
• Title: Probing spectral features of quantum many-body systems with quantum simulators
• Title（参考訳）: 量子シミュレータを用いた量子多体系のスペクトル特性の探索
• Authors: Jinzhao Sun, Lucia Vilchez-Estevez, Vlatko Vedral, Andrew T. Boothroyd, and M. S. Kim
• Abstract要約: 我々は,量子シミュレータを用いた量子多体系の励起スペクトルを探索する枠組みを確立する。 遷移エネルギー推定の時間的複雑さは、シミュレーション精度に対数的依存を持つことを示す。 スピン格子モデルの分光特性をIBM量子デバイスで探索する方法を実験的に実証した。
• 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: The efficient probing of spectral features of quantum many-body systems is important for characterising and understanding the structure and dynamics of quantum materials. In this work, we establish a framework for probing the excitation spectrum of quantum many-body systems with quantum simulators. Our approach effectively realises a spectral detector by processing the dynamics of observables with time intervals drawn from a defined probability distribution, which only requires native time evolution governed by the Hamiltonian without any ancilla. The critical element of our method is the engineered emergence of frequency resonance such that the excitation spectrum can be probed. We show that the time complexity for transition energy estimation has a logarithmic dependence on simulation accuracy, and discuss the noise e robustness of our spectroscopic method. We present simulation results for the spectral features of typical quantum systems, including quantum spins, fermions and bosons. We experimentally demonstrate how spectroscopic features of spin lattice models can be probed with IBM quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 量子多体系のスペクトル特性の効率的な検出は、量子物質の構造とダイナミクスを特徴づけ、理解するために重要である。 本研究では,量子シミュレータを用いた量子多体系の励起スペクトルを探索する枠組みを確立する。 本手法は,ハミルトニアンがアンシラを使わずにネイティブな時間発展のみを必要とする,定義された確率分布から引き出された時間間隔で観測可能時間のダイナミクスを処理することにより,スペクトル検出器を効果的に実現する。 本手法の重要要素は、励起スペクトルをプローブできる周波数共鳴の創発である。 過渡エネルギー推定の時間複雑性はシミュレーション精度に依存することを示し,スペクトル法における雑音eのロバスト性について考察した。 我々は、量子スピン、フェルミオン、ボーソンを含む典型的な量子系のスペクトル特性のシミュレーション結果を示す。 スピン格子モデルの分光特性をIBM量子デバイスで探索する方法を実験的に実証した。

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