論文の概要: Benchmarking highly entangled states on a 60-atom analog quantum
simulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.07914v2
- Date: Tue, 5 Dec 2023 01:50:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-06 19:44:10.136464
- 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。
本研究により,アナログおよびデジタル量子デバイスが絡み合いを発生させる能力を評価するための新たなパラダイムが実現された。
- 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 an approximate classical algorithm, introduced here, 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 the algorithm
we introduce is able to keep pace with the experiment on the classical hardware
we employ. Our results enable a new paradigm for evaluating the ability of both
analog and digital quantum devices to generate entanglement 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。
我々のベンチマークプロトコルは、ここで紹介された近似古典的アルゴリズムとの比較から外挿する。
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、導入したアルゴリズムだけが古典的ハードウェアの実験に追従できることを示した。
本研究は,アナログ量子デバイスとデジタル量子デバイスの両方のエンタングルメントを生成する能力を評価するための新しいパラダイムの実現を可能にし,量子システムと古典システムの間の発展を強調する。
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