論文の概要: Hubbard physics with Rydberg atoms: using a quantum spin simulator to simulate strong fermionic correlations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.08065v3
- Date: Wed, 19 Jun 2024 07:45:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-22 05:58:16.145900
- Title: Hubbard physics with Rydberg atoms: using a quantum spin simulator to simulate strong fermionic correlations
- Title（参考訳）: ライドバーグ原子を用いたハバード物理-強いフェルミオン相関をシミュレートするための量子スピンシミュレータを用いた
- Authors: Antoine Michel, Loïc Henriet, Christophe Domain, Antoine Browaeys, Thomas Ayral,
- Abstract要約: 本稿では,スピンベースの量子プロセッサを用いた強相関フェルミオンモデルの平衡物理学と力学を研究するために,ハイブリッド量子古典法を提案する。
この提案では、スレーブスピン法により、オリジナルのハミルトニアンを自己相関フリーフェルミオンとスピンハミルトニアンの和に近似することができるため、フェルミオン-スピンマッピングの通常の落とし穴を避ける。
本稿では,現行のRydbergプロセッサの現実的な数値シミュレーションにより,不完全性が存在する場合でも定量的に実現可能であることを示す。
- 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 propose a hybrid quantum-classical method to investigate the equilibrium physics and the dynamics of strongly correlated fermionic models with spin-based quantum processors. Our proposal avoids the usual pitfalls of fermion-to-spin mappings thanks to a slave-spin method which allows to approximate the original Hamiltonian into a sum of self-correlated free-fermions and spin Hamiltonians. Taking as an example a Rydberg-based analog quantum processor to solve the interacting spin model, we avoid the challenges of variational algorithms or Trotterization methods. We explore the robustness of the method to experimental imperfections by applying it to the half-filled, single-orbital Hubbard model on the square lattice in and out of equilibrium. We show, through realistic numerical simulations of current Rydberg processors, that the method yields quantitatively viable results even in the presence of imperfections: it allows to gain insights into equilibrium Mott physics as well as the dynamics under interaction quenches. This method thus paves the way to the investigation of physical regimes -- whether out-of-equilibrium, doped, or multiorbital -- that are difficult to explore with classical processors.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,スピンベースの量子プロセッサを用いた強相関フェルミオンモデルの平衡物理学と力学を研究するために,ハイブリッド量子古典法を提案する。
この提案では、スレーブスピン法により、オリジナルのハミルトニアンを自己相関フリーフェルミオンとスピンハミルトニアンの和に近似することができるため、フェルミオン-スピンマッピングの通常の落とし穴を避ける。
Rydbergをベースとしたアナログ量子プロセッサの例として、相互作用するスピンモデルを解くことで、変動アルゴリズムやトロッタライズ手法の課題を回避することができる。
平衡内および外方格子上の半充填単一軌道ハバードモデルに適用することにより、実験的不完全化に対する手法の堅牢性について検討する。
我々は,現行のRydbergプロセッサの現実的な数値シミュレーションを通じて,不完全性が存在する場合でも定量的に実現可能な結果が得られることを示した。
この方法では、古典的なプロセッサで探索することが難しい物理状態(平衡外、ドープ、多軌道)の研究の道を開くことができる。
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