論文の概要: Scalable digital quantum simulation of lattice fermion theories with local encoding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.15091v2
• Date: Tue, 5 Dec 2023 13:34:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-06 19:23:05.376131
• Title: Scalable digital quantum simulation of lattice fermion theories with local encoding
• Title（参考訳）: 局所符号化を用いた格子フェルミオン理論のスケーラブルディジタル量子シミュレーション
• Authors: Marco Ballarin, Giovanni Cataldi, Giuseppe Magnifico, Daniel Jaschke, Marco Di Liberto, Ilaria Siloi, Simone Montangero and Pietro Silvi
• Abstract要約: 我々は、フェルミオン格子場理論の量子シミュレーションを行うためのプラットフォームニュートラル一般戦略の有効性を数値解析的に分析する。 このような局所フェルミオン符号化はテンソルネットワークの数値シミュレーションにも有用であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We numerically analyze the feasibility of a platform-neutral, general strategy to perform quantum simulations of fermionic lattice field theories under open boundary conditions. The digital quantum simulator requires solely one- and two-qubit gates and is scalable since integrating each Hamiltonian term requires a finite (non-scaling) cost. The exact local fermion encoding we adopt relies on auxiliary $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge fields by adding a pure gauge Hamiltonian term akin to the Toric Code. By numerically emulating the quantum simulator real-time dynamics, we observe a timescale separation for spin- and charge-excitations in a spin-$\frac{1}{2}$ Hubbard ladder in the $t-J$ model limit. Additionally, we show that such local fermion encoding is also useful in tensor network numerical simulations.
• Abstract（参考訳）: 開境界条件下でのフェルミオン格子場理論の量子シミュレーションを行うためのプラットフォームニュートラル一般戦略の有効性を数値解析する。 デジタル量子シミュレータは1ビットと2ビットのゲートのみを必要とし、ハミルトン項を統合するには有限の(スケーリングしない)コストを必要とするためスケーラブルである。 我々が採用する正確な局所フェルミオン符号化は、トーリック符号に純粋ゲージハミルトニアン項を追加することによって補助的な$\mathbb{z}_2$格子ゲージ場に依存する。 量子シミュレータのリアルタイムダイナミクスを数値的にエミュレートすることで、スピン-$\frac{1}{2}$ hubbardラダーにおけるスピン・電荷励起の時間スケール分離を、モデル限界で観測する。 さらに,そのような局所フェルミオン符号化はテンソルネットワークの数値シミュレーションにも有用であることを示す。

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