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/2310.06698v4
- Date: Wed, 14 Aug 2024 16:03:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-15 18:36:49.386167
- 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。
そのような例の1つは、カゴメ格子上の反強磁性イジングモデルである。
三角格子上の同じモデルが、障害機構による秩序によって小さな横磁場に対してゼロ温度で順序付けられているのに対し、加護目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。
高度な埋め込みと校正技術を用いて、現在利用可能なプロトタイプの全グラフ上に231箇所の開かつ周期的な境界条件が混在する加護目格子を埋め込むことができる。
前方焼鈍実験により, 有限長手場下では, 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た3分の1の磁化プラトーが得られた。
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。
この結果と従来の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ることで、ここで実現した量子シミュレーションの有効性の確認に役立ち、非自明な平衡量子系をシミュレートするために、D-Wave量子アニールの性能に関する洞察を抽出する。
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