論文の概要: Fast quantum state preparation and bath dynamics using non-Gaussian
variational ansatz and quantum optimal control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.01730v1
- Date: Fri, 2 Jun 2023 17:57:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-05 13:43:36.343941
- Title: Fast quantum state preparation and bath dynamics using non-Gaussian
variational ansatz and quantum optimal control
- Title（参考訳）: 非ガウス変分アンサッツと量子最適制御を用いた高速量子状態形成と浴のダイナミクス
- Authors: Liam J. Bond, Arghavan Safavi-Naini, and Ji\v{r}\'i Min\'a\v{r}
- Abstract要約: 我々は、量子多体状態の高速かつ非断熱的な準備のために、非ガウス状態に基づく変分アンサッツと量子最適制御を組み合わせる。
典型的な制御量である変動多様体からの漏れは、状態の忠実度にゆるやかな境界しか与えないことを示す。
非摂動状態における浴槽モードの時間外相関器(OTOC)の研究にアンザッツを適用した。
- 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: We combine quantum optimal control with a variational ansatz based on
non-Gaussian states for fast, non-adiabatic preparation of quantum many-body
states. We demonstrate this on the example of the spin-boson model, and use a
multi-polaron ansatz to prepare near-critical ground states. For one mode, we
achieve a reduction in infidelity of up to $\approx 60$ ($\approx 20$) times
compared to linear (optimised local adiabatic) ramps respectively; for many
modes we achieve a reduction in infidelity of up to $\approx 5$ times compared
to non-adiabatic linear ramps. Further, we show that the typical control
quantity, the leakage from the variational manifold, provides only a loose
bound on the state's fidelity. Instead, in analogy to the bond dimension of
matrix product states, we suggest a controlled convergence criterion based on
the number of polarons. Finally, motivated by the possibility of realizations
in trapped ions, we study the dynamics of a system with bath properties going
beyond the paradigm of (sub/super) Ohmic couplings. We apply the ansatz to the
study of the out-of-time-order-correlator (OTOC) of the bath modes in a
non-perturbative regime. The scrambling time is found to be a robust feature
only weakly dependent on the details of the coupling between the bath and the
spin.
- Abstract（参考訳）: 量子多体状態の高速非断熱合成のための非ガウス状態に基づく変分アンサッツと量子最適制御を組み合わせる。
スピンボソンモデルの例でこれを実証し,多極子アンサッツを用いて近接臨界基底状態を作成する。
1つのモードでは、線形(最適化された局所断熱的な)ランプと比較して最大60ドル(約20ドル)までの不忠実度が減少し、多くのモードでは非断熱的なリニアランプに比べて最大5ドル(約5ドル)の不忠実度が減少する。
さらに,典型的な制御量である変分多様体からの漏洩は,状態の忠実性にゆるいバウンドのみを与えることを示した。
代わりに、行列積状態の結合次元に類似して、ポラロンの数に基づく制御された収束基準を提案する。
最後に、捕捉されたイオンにおける実現の可能性に動機付けられ、(サブ/スーパー)オーミックカップリングのパラダイムを超えた入浴特性を持つ系の力学を研究する。
このアンサッツを非摂動環境における浴モードの時間外秩序調整器(otoc)の研究に適用する。
スクランブル時間は、浴槽とスピンのカップリングの詳細に弱くのみ依存するロバストな特徴であることが判明した。
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