論文の概要: Demonstration of the excited-state search on the D-wave quantum annealer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.15974v1
• Date: Thu, 25 May 2023 12:12:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-26 15:29:20.665102
• Title: Demonstration of the excited-state search on the D-wave quantum annealer
• Title（参考訳）: d波量子アニールにおける励起状態探索の実証
• Authors: Takashi Imoto, Yuki Susa, Ryoji Miyazaki, Tadashi Kadowaki, Yuichiro Matsuzaki
• Abstract要約: D波プロセッサを用いた励起状態探索を実演する。 2量子イジングモデルをハミルトニアン問題として採用し、励起状態の準備に成功した。 我々の結果は、励起状態を使用する量子アニールの新しい応用の道を開くものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum annealing is a way to prepare an eigenstate of the problem Hamiltonian. Starting from an eigenstate of a trivial Hamiltonian, we slowly change the Hamiltonian to the problem Hamiltonian, and the system remains in the eigenstate of the Hamiltonian as long as the so-called adiabatic condition is satisfied. By using devices provided by D-Wave Systems Inc., there were experimental demonstrations to prepare a ground state of the problem Hamiltonian. However, up to date, there are no demonstrations to prepare the excited state of the problem Hamiltonian with quantum annealing. Here, we demonstrate the excited-state search by using the D-wave processor. The key idea is to use the reverse quantum annealing with a hot start where the initial state is the excited state of the trivial Hamiltonian. During the reverse quantum annealing, we control not only the transverse field but also the longitudinal field and slowly change the Hamiltonian to the problem Hamiltonian so that we can obtain the desired excited state. As an example of the exited state search, we adopt a two-qubit Ising model as the problem Hamiltonian and succeed to prepare the excited state. Also, we solve the shortest vector problem where the solution is embedded into the first excited state of the Ising Hamiltonian. Our results pave the way for new applications of quantum annealers to use the excited states.
• Abstract（参考訳）: 量子アニーリング(quantum annealing)は、ハミルトニアン問題の固有状態を作成する方法である。 自明なハミルトニアンの固有状態から始めて、徐々にハミルトニアンをハミルトニアン問題に変更し、この系はいわゆる断熱条件を満たす限りハミルトニアンの固有状態に留まる。 d-wave systems inc. が提供する装置を用いて、ハミルトニアン問題の基底状態を作成する実験が行われた。 しかし、これまでのところ、量子アニーリングによるハミルトニアン問題の励起状態を作成するためのデモンストレーションは行われていない。 本稿では,D波プロセッサを用いて励起状態探索を行う。 鍵となるアイデアは、自明なハミルトニアンの励起状態が初期状態であるホットスタートで逆量子アニーリングを使用することである。 逆量子アニール中は、横磁場だけでなく長手場も制御し、徐々にハミルトニアンを問題ハミルトニアンに変えて所望の励起状態を得る。 終了状態探索の例として, 2量子イジングモデルを問題ハミルトニアンとして採用し, 励起状態の準備に成功する。 また、解がイジングハミルトニアンの最初の励起状態に埋め込まれる最も短いベクトル問題も解く。 我々の結果は、励起状態を使用する量子アニールの新しい応用の道を開いた。

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