論文の概要: Physics inspired quantum simulation of resonating valence bond states --
a prototypical template for a spin-liquid ground state
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.06360v1
- Date: Fri, 11 Aug 2023 19:34:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-15 17:54:21.098114
- Title: Physics inspired quantum simulation of resonating valence bond states --
a prototypical template for a spin-liquid ground state
- Title（参考訳）: 原子価結合共鳴状態の量子シミュレーション -スピン-液体基底状態の原型的テンプレート-
- Authors: Manas Sajjan, Rishabh Gupta, Sumit Suresh Kale, Vinit Singh, Keerthi
Kumaran, and Sabre Kais
- Abstract要約: 我々は,カゴメ反強磁性体のスピン-$frac12$-unitセルの原型モデルについて検討した。
我々は、基底状態の性質を特定するために、ロバストな古典的数値手法を用いる。
実際のIBMQバックエンド上でも、このアンサッツがターゲットの基底状態を正確に表現できることを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7563879056963012
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Spin-liquids -- an emergent, exotic collective phase of matter -- have
garnered enormous attention in recent years. While experimentally, many
prospective candidates have been proposed and realized, theoretically modeling
real materials that display such behavior may pose serious challenges due to
the inherently high correlation content of emergent phases. Over the last few
decades, the second-quantum revolution has been the harbinger of a novel
computational paradigm capable of initiating a foundational evolution in
computational physics. In this report, we strive to use the power of the latter
to study a prototypical model -- a spin-$\frac{1}{2}$-unit cell of a Kagome
anti-ferromagnet. Extended lattices of such unit cells are known to possess a
magnetically disordered spin-liquid ground state. We employ robust classical
numerical techniques like Density-Matrix Renormalization Group (DMRG) to
identify the nature of the ground state through a matrix-product state (MPS)
formulation. We subsequently use the gained insight to construct an auxillary
hamiltonian with reduced measurables and also design an ansatz that is modular
and gate efficient. With robust error-mitigation strategies, we are able to
demonstrate that the said ansatz is capable of accurately representing the
target ground state even on a real IBMQ backend within $1\%$ accuracy in
energy. Since the protocol is linearly scaling $O(n)$ in the number of unit
cells, gate requirements, and the number of measurements, it is
straightforwardly extendable to larger Kagome lattices which can pave the way
for efficient construction of spin-liquid ground states on a quantum device.
- Abstract（参考訳）: 創発的でエキゾチックな物質相であるスピリキッドは、近年大きな注目を集めている。
実験的に多くの有望な候補が提案され、実現されてきたが、理論的にはそのような振る舞いを示す物質をモデル化することは、本質的には創発相の相関性が高いため、深刻な課題を引き起こす可能性がある。
過去数十年間、第2量子革命は、計算物理学の基礎的な進化を起こすことができる新しい計算パラダイムのハービンジャーとなった。
本稿では,カゴメ反強磁性体のスピン=$$\frac{1}{2}$ユニットセルを原型モデルとして,後者のパワーを用いて研究する。
そのような単位細胞の拡張格子は、磁歪したスピン液体基底状態を持つことが知られている。
我々は,密度行列再正規化群 (DMRG) のような強靭な古典的数値手法を用いて,行列積状態 (MPS) の定式化により基底状態の性質を同定する。
その後、得られた洞察を用いて、測定可能量を削減したオーキラリー・ハミルトニアンを構築し、また、モジュラーでゲート効率のよいアンサッツを設計する。
堅牢なエラー軽減戦略により、このアンサッツが、実際のIBMQバックエンド上でも、エネルギーの精度で目標となる基底状態を正確に表現できることを示すことができます。
このプロトコルは単位セル数、ゲート要求数、測定値数でo(n)$を線形にスケーリングしているため、量子デバイス上のスピン液体基底状態の効率的な構築への道を開くことができるより大きなカゴメ格子に簡単に拡張できる。
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