論文の概要: Quantum Simulation of Boson-Related Hamiltonians: Techniques, Effective
Hamiltonian Construction, and Error Analysis
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.06580v1
- Date: Thu, 13 Jul 2023 06:46:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-14 15:38:17.594563
- Title: Quantum Simulation of Boson-Related Hamiltonians: Techniques, Effective
Hamiltonian Construction, and Error Analysis
- Title（参考訳）: ボソン関連ハミルトニアンの量子シミュレーション:手法,有効ハミルトニアン構成,誤差解析
- Authors: Bo Peng, Yuan Su, Daniel Claudino, Karol Kowalski, Guang Hao Low,
Martin Roetteler
- Abstract要約: 近未来量子シミュレーションのための最適化フェルミオンアルゴリズムへのボゾン自由度の導入について論じる。
ボゾン自由度の大きさのような厄介な要因は、通常これらの相互作用するモデルの直接量子シミュレーションを複雑にする。
この戦略は、十分に大きく、管理可能なボソニックモードを符号化する適切なフェルミオン/ボソン・ツー・キュービットマッピングスキームを含むべきである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.8063130539569
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Elementary quantum mechanics proposes that a closed physical system
consistently evolves in a reversible manner. However, control and readout
necessitate the coupling of the quantum system to the external environment,
subjecting it to relaxation and decoherence. Consequently, system-environment
interactions are indispensable for simulating physically significant theories.
A broad spectrum of physical systems in condensed-matter and high-energy
physics, vibrational spectroscopy, and circuit and cavity QED necessitates the
incorporation of bosonic degrees of freedom, such as phonons, photons, and
gluons, into optimized fermion algorithms for near-future quantum simulations.
In particular, when a quantum system is surrounded by an external environment,
its basic physics can usually be simplified to a spin or fermionic system
interacting with bosonic modes. Nevertheless, troublesome factors such as the
magnitude of the bosonic degrees of freedom typically complicate the direct
quantum simulation of these interacting models, necessitating the consideration
of a comprehensive plan. This strategy should specifically include a suitable
fermion/boson-to-qubit mapping scheme to encode sufficiently large yet
manageable bosonic modes, and a method for truncating and/or downfolding the
Hamiltonian to the defined subspace for performing an approximate but highly
accurate simulation, guided by rigorous error analysis. In this paper, we aim
to provide such an exhaustive strategy. Specifically, we emphasize two aspects:
(1) the discussion of recently developed quantum algorithms for these
interacting models and the construction of effective Hamiltonians, and (2) a
detailed analysis regarding a tightened error bound for truncating the bosonic
modes for a class of fermion-boson interacting Hamiltonians.
- Abstract（参考訳）: 基本量子力学は、閉じた物理系が常に可逆的に進化することを示唆する。
しかし、制御と読み出しは、量子系の外部環境への結合を必要とし、緩和と非一貫性を課す。
したがって、物理的に重要な理論をシミュレートするには、システム環境相互作用が不可欠である。
凝縮マッターおよび高エネルギー物理学、振動分光、回路およびキャビティqedにおける物理系の広いスペクトルは、フォノン、光子、グルーオンといったボソニック自由度を、近未来の量子シミュレーションのために最適化されたフェルミオンアルゴリズムに組み込む必要がある。
特に、量子系が外部環境に囲まれている場合、その基礎物理学は通常、ボソニックモードと相互作用するスピンまたはフェルミオン系に単純化することができる。
それでも、ボゾン級数のような厄介な要因は、一般的にこれらの相互作用するモデルの直接量子シミュレーションを複雑にし、包括的な計画を考える必要がある。
この戦略には、十分に大きくて管理可能なボソニックモードを符号化する適切なフェルミオン/ボソン・ツー・キュービットマッピングスキームと、厳密な誤差解析によって導かれる近似的かつ高精度なシミュレーションを実行するために、ハミルトンを定義部分空間に切り下ろす方法が含まれる。
本稿では,このような徹底的な戦略を提供することを目標とする。
具体的には、(1)これらの相互作用モデルに対する最近開発された量子アルゴリズムの議論と有効ハミルトニアンの構成、(2)ハミルトニアンと相互作用するフェルミオンボソンのクラスに対するボソニックモードをトラッピングするための厳密な誤差に関する詳細な分析の2点を強調する。
関連論文リスト
- Entanglement with neutral atoms in the simulation of nonequilibrium dynamics of one-dimensional spin models [0.0]
スピン-1/2モデルの力学における絡み合いの生成と役割について検討する。
我々は,スピン-エチョ配列でインターリーブされた急激な断熱的Rydbergドレッシングを含む中性原子モルマー-ソレンセンゲートを導入する。
量子シミュレーションでは、逆場イジングモデルのクエンチ力学における臨界挙動を考察する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-07T23:29:16Z) - Hamiltonian Engineering of collective XYZ spin models in an optical cavity [0.0]
合成量子システムを用いた量子シミュレーションは、多体物理学におけるオープンな疑問を探求するユニークな機会を提供する。
ここでは、任意の二次ハミルトニアンあるいは事実上無限の範囲チューナブルなハイゼンベルクXYZモデルとのオール・ツー・オールな相互作用を実現することができる。
2つ以上の関連する運動量状態を含むプラットフォームの汎用性は、キャビティトーンを追加することで、量子シミュレーションや、物質波干渉計や、光学時計や磁気センサなどの量子センサーにおける量子センシングの豊富な機会を開放するハミルトニアンの柔軟性と組み合わさったものです。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-29T18:26:13Z) - Inverse Hamiltonian design of highly-entangled quantum systems [0.0]
量子スピン系に自動微分を用いた逆設計手法を適用する。
本手法は, 結合依存異方性相互作用を持つキタエフモデルを自動的に検出する。
比較研究は、等方性ハイゼンベルク相互作用よりも、結合依存的な異方性相互作用が量子絡みを増幅することを明らかにする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-24T12:33:50Z) - Hamiltonian truncation tensor networks for quantum field theories [42.2225785045544]
連続場理論の古典的シミュレーションのためのテンソルネットワーク手法を提案する。
この手法はハミルトン・トランケーションとテンソル・ネットワーク技術に基づいて構築されている。
重要な発展の1つは、大域的プロジェクターの行列積状態表現の正確な構成である。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-19T19:00:02Z) - Quantum Algorithms for Simulating Nuclear Effective Field Theories [40.83664249192338]
我々は、最先端のハミルトンシミュレーション法を用いて、核物理学の低エネルギー有効場理論(EFT)をシミュレートするために、量子ビットとゲートコストを推定する。
シミュレーションアルゴリズムにより, 低エネルギーのハミルトニアンの対称性を用いて, より厳密な誤差境界が得られることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-08T20:09:28Z) - Realizing the entanglement Hamiltonian of a topological quantum Hall
system [10.092164351939825]
ホール絶縁体のような位相量子多体系は、それらの構成体間の絡み合いに符号化された隠された順序によって特徴づけられる。
エンタングルメントエントロピー(Entanglement Entropy)は、トポロジ的順序の最初の符号として提案されている。
我々は、ジスプロシウム原子の電子スピンに符号化された合成次元を用いて、空間的に変形したホールシステムを実装する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-07-12T15:40:06Z) - Quantum emulation of the transient dynamics in the multistate
Landau-Zener model [50.591267188664666]
本研究では,Landau-Zenerモデルにおける過渡ダイナミクスを,Landau-Zener速度の関数として検討する。
我々の実験は、工学的なボソニックモードスペクトルに結合した量子ビットを用いたより複雑なシミュレーションの道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-11-26T15:04:11Z) - Fixed Depth Hamiltonian Simulation via Cartan Decomposition [59.20417091220753]
時間に依存しない深さの量子回路を生成するための構成的アルゴリズムを提案する。
一次元横フィールドXYモデルにおけるアンダーソン局在化を含む、モデルの特殊クラスに対するアルゴリズムを強調する。
幅広いスピンモデルとフェルミオンモデルに対して正確な回路を提供するのに加えて、我々のアルゴリズムは最適なハミルトニアンシミュレーションに関する幅広い解析的および数値的な洞察を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-01T19:06:00Z) - Quantum Markov Chain Monte Carlo with Digital Dissipative Dynamics on
Quantum Computers [52.77024349608834]
少数のアンシラ量子ビットを用いて環境との相互作用をシミュレートするデジタル量子アルゴリズムを開発した。
逆イジングモデルの熱状態のシミュレーションによるアルゴリズムの評価を行った。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-04T18:21:00Z) - Engineering analog quantum chemistry Hamiltonians using cold atoms in
optical lattices [69.50862982117127]
数値的なアナログシミュレータの動作条件をベンチマークし、要求の少ない実験装置を見出す。
また、離散化と有限サイズ効果により生じるシミュレーションの誤差についてより深く理解する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-28T11:23:06Z) - Perspective: Numerically "exact" approach to open quantum dynamics: The
hierarchical equations of motion (HEOM) [0.0]
オープン量子系(英: open quantum system)とは、浴槽系にさらに結合された系を指す。
階層的な運動方程式(HEOM)は、還元系の数値的な「正確な」力学を記述することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-09T21:00:32Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。