論文の概要: Problem-tailored Simulation of Energy Transport on Noisy Quantum
Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.03924v1
- Date: Thu, 5 Oct 2023 21:57:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-10 06:13:24.907632
- Title: Problem-tailored Simulation of Energy Transport on Noisy Quantum
Computers
- Title（参考訳）: ノイズ量子コンピュータ上でのエネルギー輸送の問題解決シミュレーション
- Authors: I-Chi Chen, Kl\'ee Pollock, Yong-Xin Yao, Peter P. Orth, and Thomas
Iadecola
- Abstract要約: 量子コンピュータは、例えば計算基底に対する無限のトレースエネルギーを示すことができる。
再正規化戦略は、デバイスノイズによるエネルギーのグローバルな非保存を補償する。
これらのテクニックは、ここで考慮された特定のアプリケーションを超えて有用であることが証明される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The transport of conserved quantities like spin and charge is fundamental to
characterizing the behavior of quantum many-body systems. Numerically
simulating such dynamics is generically challenging, which motivates the
consideration of quantum computing strategies. However, the relatively high
gate errors and limited coherence times of today's quantum computers pose their
own challenge, highlighting the need to be frugal with quantum resources. In
this work we report simulations on quantum hardware of infinite-temperature
energy transport in the mixed-field Ising chain, a paradigmatic many-body
system that can exhibit a range of transport behaviors at intermediate times.
We consider a chain with $L=12$ sites and find results broadly consistent with
those from ideal circuit simulators over 90 Trotter steps, containing up to 990
entangling gates. To obtain these results, we use two key problem-tailored
insights. First, we identify a convenient basis$\unicode{x2013}$the Pauli $Y$
basis$\unicode{x2013}$in which to sample the infinite-temperature trace and
provide theoretical and numerical justifications for its efficiency relative
to, e.g., the computational basis. Second, in addition to a variety of
problem-agnostic error mitigation strategies, we employ a renormalization
strategy that compensates for global nonconservation of energy due to device
noise. We expect that these techniques will prove useful beyond the specific
application considered here.
- Abstract（参考訳）: スピンや電荷のような保存された量の輸送は、量子多体系の挙動を特徴づけるのに基本的である。
このようなダイナミクスを数値的にシミュレートすることは、量子コンピューティング戦略の考察を動機付ける一般的な挑戦である。
しかし、今日の量子コンピュータの比較的高いゲートエラーと限定的なコヒーレンスタイムは、独自の課題を生じさせ、量子リソースと疎結合である必要性を強調している。
本研究は, 中間時間に様々な輸送挙動を示す多体系である混合場Ising鎖における無限温度エネルギー輸送の量子ハードウェアに関するシミュレーションを報告する。
我々は、L=12$のサイトを持つチェーンを考えて、90段以上のトロッターゲートを含む理想的な回路シミュレータの結果と広く一致している。
これらの結果を得るためには,2つの鍵となる問題解決の知見を用いる。
まず、無限温度のトレースをサンプリングするための便利な基底$\unicode{x2013}$the Pauli$Y$ basis$\unicode{x2013}$inを同定し、例えば計算基底に対するその効率に関する理論的および数値的な正当化を与える。
第2に、様々な問題非依存なエラー緩和戦略に加えて、デバイスノイズによるエネルギーのグローバルな非保存を補償する再正規化戦略を用いる。
これらの技術は、ここで検討した特定のアプリケーションを超えて役に立つと期待しています。
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