論文の概要: Benchmarking highly entangled states on a 60-atom analog quantum
simulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.07914v1
- Date: Tue, 15 Aug 2023 17:54:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-16 11:41:24.149003
- Title: Benchmarking highly entangled states on a 60-atom analog quantum
simulator
- Title（参考訳）: 60原子アナログ量子シミュレータによる高絡み合い状態のベンチマーク
- Authors: Adam L. Shaw, Zhuo Chen, Joonhee Choi, Daniel K. Mark, Pascal Scholl,
Ran Finkelstein, Andreas Elben, Soonwon Choi, Manuel Endres
- Abstract要約: 我々は60原子のアナログRydberg量子シミュレータを用いて有限性ベンチマークと混合状態絡み合い推定を行う。
以上の結果から,アナログおよびディジタル量子デバイスの性能評価のパラダイムが確立された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.354547292158537
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum systems have entered a competitive regime where classical computers
must make approximations to represent highly entangled quantum states. However,
in this beyond-classically-exact regime, fidelity comparisons between quantum
and classical systems have so far been limited to digital quantum devices, and
it remains unsolved how to estimate the actual entanglement content of
experiments. Here we perform fidelity benchmarking and mixed-state entanglement
estimation with a 60-atom analog Rydberg quantum simulator, reaching a high
entanglement entropy regime where exact classical simulation becomes
impractical. Our benchmarking protocol involves extrapolation from comparisons
against many approximate classical algorithms with varying entanglement limits.
We then develop and demonstrate an estimator of the experimental mixed-state
entanglement, finding our experiment is competitive with state-of-the-art
digital quantum devices performing random circuit evolution. Finally, we
compare the experimental fidelity against that achieved by various approximate
classical algorithms, and find that only one, which we introduce here, is able
to keep pace with the experiment on the classical hardware we employ. Our
results enable a new paradigm for evaluating the performance of both analog and
digital quantum devices in the beyond-classically-exact regime, and highlight
the evolving divide between quantum and classical systems.
- Abstract（参考訳）: 量子システムは、古典的なコンピュータが高度に絡み合った量子状態を表す近似をしなければならない競争体制に入った。
しかし、この超古典的な状況下では、量子系と古典系の忠実度比較は今のところデジタル量子デバイスに限られており、実験の実際の絡み合い量を推定する方法は未解決のままである。
ここでは60原子のアナログRydberg量子シミュレータを用いて、忠実度ベンチマークと混合状態エンタングルメント推定を行い、正確な古典シミュレーションが非現実的な高エンタングルメントエントロピー状態に達する。
私たちのベンチマークプロトコルは、エンタングルメント制限が変化する多くの近似古典アルゴリズムとの比較による外挿を含む。
次に,実験結果の混合状態の絡み合いを推定し,ランダム回路進化を行う最先端のディジタル量子デバイスとの競合性を見出した。
最後に、様々な古典的アルゴリズムによって達成された実験の忠実度を比較し、ここで紹介する1つだけが、我々が採用する古典的ハードウェアの実験に追随できることを示す。
以上の結果から,アナログおよびデジタル量子デバイスの性能評価のための新たなパラダイムが実現され,量子システムと古典システムとの相違が強調された。
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