論文の概要: Diamond-shaped quantum circuit for real-time quantum dynamics in one dimension

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.05900v1
• Date: Fri, 10 Nov 2023 07:07:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-13 15:42:42.136791
• Title: Diamond-shaped quantum circuit for real-time quantum dynamics in one dimension
• Title（参考訳）: 一次元実時間量子力学のためのダイヤモンド型量子回路
• Authors: S. Miyakoshi, T. Sugimoto, T. Shirakawa, S. Yunoki and H. Ueda
• Abstract要約: 量子多体状態は、多ビットゲートからなる量子回路を用いて普遍的に表現できることを示す。 逆場イジングモデルに対するクエンチ力学における2量子ゲートを用いた量子回路の効率性も評価した。 この結果から,多ビットゲート型量子回路を近似したダイヤモンド形状の量子回路が,システムの長期的ダイナミクスを正確に表現する上で極めて優れていることがわかった。
• 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: In recent years, quantum computing has evolved as an exciting frontier, with the development of numerous algorithms dedicated to constructing quantum circuits that adeptly represent quantum many-body states. However, this domain remains in its early stages and requires further refinement to understand better the effective construction of highly-entangled quantum states within quantum circuits. Here, we demonstrate that quantum many-body states can be universally represented using a quantum circuit comprising multi-qubit gates. Furthermore, we evaluate the efficiency of a quantum circuit constructed with two-qubit gates in quench dynamics for the transverse-field Ising model. In this specific model, despite the initial state being classical without entanglement, it undergoes long-time evolution, eventually leading to a highly-entangled quantum state. Our results reveal that a diamond-shaped quantum circuit, designed to approximate the multi-qubit gate-based quantum circuit, remarkably excels in accurately representing the long-time dynamics of the system. Moreover, the diamond-shaped circuit follows the volume law behavior in entanglement entropy, offering a significant advantage over alternative quantum circuit constructions employing two-qubit gates.
• Abstract（参考訳）: 近年、量子コンピューティングはエキサイティングなフロンティアとして発展し、量子多体状態を表す量子回路を構築するための多くのアルゴリズムが開発された。 しかし、この領域は初期段階にあり、量子回路内の高エンタングル量子状態の効果的な構成をより理解するためにさらなる改良が必要である。 ここでは、量子多体状態が多量子ビットゲートからなる量子回路を用いて普遍的に表現できることを実証する。 さらに,横磁場イジングモデルのクエンチダイナミクスにおける2量子ビットゲートを用いた量子回路の効率評価を行った。 この特定のモデルでは、初期状態は古典的であり、絡み合いがないにもかかわらず、長い時間進化し、最終的に高絡み合いの量子状態となる。 その結果,多量子ビットゲート型量子回路を近似するダイヤモンド形状の量子回路は,システムの長時間ダイナミクスを正確に表現するのに優れていることがわかった。 さらに、ダイヤモンド形回路は、絡み合いエントロピーにおける体積則挙動に従い、2量子ビットゲートを用いた代替量子回路構成よりも大きな利点がある。

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