論文の概要: Simulating the Transverse Field Ising Model on the Kagome Lattice using
a Programmable Quantum Annealer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.06698v2
- Date: Mon, 6 Nov 2023 20:35:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-08 22:06:20.615435
- Title: Simulating the Transverse Field Ising Model on the Kagome Lattice using
a Programmable Quantum Annealer
- Title（参考訳）: プログラマブル量子アニールを用いたかごめ格子上の横界等方性モデルのシミュレーション
- Authors: Pratyankara Narasimhan, Stephan Humeniuk, Ananda Roy, Victor
Drouin-Touchette
- Abstract要約: 我々は、反強磁性イジングモデルを、D-Waveの量子アニールの最新のアーキテクチャであるAdvantage2のプロトタイプ上に、カゴメ格子上に埋め込む。
有限長磁場下では、エントロピーが減少する古典的なスピン液体状態と整合して、3分の1の磁化台地を示す。
次に、アニール・ポーズ・クエンチプロトコルを用いて、有限横方向および長手方向でのモデルの平衡から生じる実験的な状態のアンサンブルを抽出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The presence of competing interactions due to geometry leads to frustration
in quantum spin models. As a consequence, the ground state of such systems
often displays a large degeneracy that can be lifted due to thermal or quantum
effects. One such example is the antiferromagnetic Ising model on the Kagome
lattice. It was shown that while the same model on the triangular lattice is
ordered at zero temperature for small transverse field due to an order by
disorder mechanism, the Kagome lattice resists any such effects and exhibits
only short range spin correlations and a trivial paramagnetic phase. We embed
this model on the latest architecture of D-Wave's quantum annealer, the
Advantage2 prototype, which uses the highly connected Zephyr graph. Using
advanced embedding and calibration techniques, we are able to embed a Kagome
lattice with mixed open and periodic boundary conditions of 231 sites on the
full graph of the currently available prototype. Through forward annealing
experiments, we show that under a finite longitudinal field the system exhibits
a one-third magnetization plateau, consistent with a classical spin liquid
state of reduced entropy. An anneal-pause-quench protocol is then used to
extract an experimental ensemble of states resulting from the equilibration of
the model at finite transverse and longitudinal field. This allows us to
construct a partial phase diagram and confirm that the system exits the
constrained Hilbert space of the classical spin liquid when subjected to a
transverse field. We connect our results to previous theoretical results and
quantum Monte Carlo simulation, which helps us confirm the validity of the
quantum simulation realized here, thereby extracting insight into the
performance of the D-Wave quantum annealer to simulate non-trivial quantum
systems in equilibrium.
- Abstract（参考訳）: 幾何学による競合する相互作用の存在は、量子スピンモデルにフラストレーションをもたらす。
その結果、このような系の基底状態は、しばしば熱効果や量子効果によって持ち上げることができる大きな縮退性を示す。
そのような例として、カゴメ格子上の反強磁性イジングモデルがある。
三角格子上の同じモデルは、乱れ機構による順序付けにより、小さな横磁場に対してゼロ温度で順序付けされるが、カゴメ格子はそのような効果に抵抗し、短距離スピン相関と自明な常磁性相のみを示す。
このモデルをD-Waveの量子アニールの最新のアーキテクチャであるAdvantage2のプロトタイプに埋め込む。
高度な埋め込みとキャリブレーション技術を用いて,現在利用可能なプロトタイプの全グラフ上に,231箇所の開・周期境界条件を混合したカゴメ格子を埋め込むことができる。
フォワードアニーリング実験により,有限長磁場下では3分の1の磁化高原を示し,エントロピーが減少する古典的なスピン液体状態と一致することを示した。
次に、アニール・ポーズ・クエンチプロトコルを用いて、有限横方向および長手方向でのモデルの平衡から生じる実験的な状態のアンサンブルを抽出する。
これにより、部分位相図を構築し、システムが古典的なスピン液体の制約されたヒルベルト空間を、横方向の場に従えば出ることを確認できる。
この結果と先行する理論結果と量子モンテカルロシミュレーションを結びつけ,ここで実現した量子シミュレーションの有効性を検証し,d波量子アニーラの性能に関する知見を抽出し,非自明な量子系を平衡的にシミュレートする。
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