論文の概要: Going Beyond Gadgets: The Importance of Scalability for Analogue Quantum Simulators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.13739v2
• Date: Mon, 14 Aug 2023 12:46:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-15 19:33:16.814000
• Title: Going Beyond Gadgets: The Importance of Scalability for Analogue Quantum Simulators
• Title（参考訳）: ガジェットを超えて行く - アナログ量子シミュレータのスケーラビリティの重要性
• Authors: Dylan Harley, Ishaun Datta, Frederik Ravn Klausen, Andreas Bluhm, Daniel Stilck Fran\c{c}a, Albert Werner, Matthias Christandl
• Abstract要約: 本稿では,実験可能なシミュレータの全範囲を捉えるために,アナログ量子シミュレーションの理論的枠組みを提案する。 我々のフレームワークは、複雑性理論で用いられるハミルトンの符号化と一致しており、雑音下で安定であり、実験のための様々な可能性を含んでいる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.889974344676093
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a theoretical framework for analogue quantum simulation to capture the full scope of experimentally realisable simulators, motivated by a set of fundamental criteria first introduced by Cirac and Zoller. Our framework is consistent with Hamiltonian encodings used in complexity theory, is stable under noise, and encompasses a range of possibilities for experiment, such as the simulation of open quantum systems and overhead reduction using Lieb-Robinson bounds. We discuss the requirement of scalability in analogue quantum simulation, and in particular argue that simulation should not involve interaction strengths that grow with the size of the system. We develop a general framework for gadgets used in Hamiltonian complexity theory, which may be of interest independently of analogue simulation, and in particular prove that size-dependent scalings are unavoidable in Hamiltonian locality reduction. However, if one allows for an additional resource of engineered dissipation, we demonstrate a scheme that circumvents the locality reduction no-go theorem using the quantum Zeno effect. Our gadget framework opens the door to formalise and resolve long-standing open questions about gadgets. We conclude with a discussion on universality results in analogue quantum simulation.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,Cirac と Zoller が最初に導入した基本基準のセットに動機づけられた,実験可能なシミュレータの全スコープを捉えるためのアナログ量子シミュレーションの理論的枠組みを提案する。 我々のフレームワークは、複雑性理論で使われるハミルトン符号化と一致し、ノイズ下で安定であり、オープン量子システムのシミュレーションやリーブ・ロビンソン境界を用いたオーバーヘッド低減など、実験の幅広い可能性を含んでいる。 本稿では,アナログ量子シミュレーションにおけるスケーラビリティの必要性を考察し,特にシミュレーションはシステム規模で成長する相互作用強度を伴わないと論じる。 我々は,ハミルトニアン複雑性理論で用いられるガジェットの汎用フレームワークを開発し,特に,ハミルトニアン局所性還元ではサイズ依存スケーリングが避けられないことを証明した。 しかし、工学的な散逸のさらなる資源を許すならば、量子ゼノ効果を用いて局所性還元のノーゴー定理を回避できるスキームを実証する。 私たちのガジェットフレームワークは、ガジェットに関する長年のオープン質問を形式化し解決するための扉を開きます。 我々は、アナログ量子シミュレーションにおける普遍性の結果について論じる。

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