論文の概要: Counterdiabatic optimized driving in quantum phase sensitive models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.04282v1
- Date: Tue, 7 Nov 2023 19:00:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-09 17:52:44.143297
- Title: Counterdiabatic optimized driving in quantum phase sensitive models
- Title（参考訳）: 量子位相感度モデルにおける反断熱最適化駆動
- Authors: Francesco Pio Barone and Oriel Kiss and Michele Grossi and Sofia
Vallecorsa and Antonio Mandarino
- Abstract要約: 状態準備は、量子位相推定を含む多くの量子アルゴリズムにおいて重要な役割を果たす。
本稿では, 相転移を特徴とする3次元スピン系の反断熱駆動プロトコルを拡張・ベンチマークする。
- 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: State preparation plays a pivotal role in numerous quantum algorithms,
including quantum phase estimation. This paper extends and benchmarks
counterdiabatic driving protocols across three one-dimensional spin systems
characterized by phase transitions: the axial next-nearest neighbor Ising
(ANNNI), XXZ, and Haldane-Shastry (HS) models. We perform quantum optimal
control protocols by optimizing the energy cost function, which can always be
evaluated as opposed to the fidelity one requiring the exact state. Moreover,
we incorporate Bayesian optimization within a code package for computing
various adiabatic gauge potentials. This protocol consistently surpasses
standard annealing schedules, often achieving performance improvements of
several orders of magnitude. Notably, the ANNNI model stands out as a notable
example, where fidelities exceeding 0.5 are attainable in most cases.
Furthermore, the optimized paths exhibits promising generalization capabilities
to higher-dimensional systems, allowing for the extension of parameters from
smaller models. This opens up possibilities for applying the protocol to
higher-dimensional systems. However, our investigations reveal limitations in
the case of the XXZ and HS models, particularly when transitioning away from
the ferromagnetic phase. This suggests that finding optimal diabatic gauge
potentials for specific systems remains an important research direction.
- Abstract（参考訳）: 状態準備は、量子位相推定を含む多くの量子アルゴリズムにおいて重要な役割を果たす。
本稿では,アキシャル次ネアレスト近傍イジング(annni),xxz,haldane-shastry(hs)の3つの相転移を特徴とする対ダイアバティック駆動プロトコルを拡張し,ベンチマークする。
我々は、エネルギーコスト関数を最適化することで量子最適制御プロトコルを実行し、正確な状態を必要とする忠実性とは対照的に常に評価することができる。
さらに、様々な断熱ゲージポテンシャルを計算するためのコードパッケージにベイズ最適化を組み込む。
このプロトコルは一貫して標準的なアニーリングスケジュールを超え、しばしば数桁のパフォーマンス改善を達成している。
特に、ANNNIモデルは、0.5を超える忠実度がほとんどの場合達成可能な顕著な例である。
さらに最適化された経路は高次元システムへの有望な一般化能力を示し、より小さなモデルからのパラメータの拡張を可能にする。
これにより、プロトコルを高次元システムに適用する可能性が開ける。
しかし,本研究はXXZモデルやHSモデルの場合,特に強磁性相から移行する場合の限界を明らかにした。
これは、特定のシステムに対する最適なダイアバティックゲージポテンシャルを見つけることが重要な研究方向であることを示唆している。
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