論文の概要: Quantum Simulations of Hadron Dynamics in the Schwinger Model using 112
Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.08044v1
- Date: Tue, 16 Jan 2024 01:51:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-17 15:23:43.538305
- Title: Quantum Simulations of Hadron Dynamics in the Schwinger Model using 112
Qubits
- Title（参考訳）: 112量子ビットを用いたシュウィンガーモデルにおけるハドロンダイナミクスの量子シミュレーション
- Authors: Roland C. Farrell, Marc Illa, Anthony N. Ciavarella, and Martin J.
Savage
- Abstract要約: ハドロン波束は、IBMの133量子ビットHeron量子コンピュータibm_torinoの112キュービットを使用して、Schwingerモデルで準備され、時間的に進化する。
結果はMatrix Product State シミュレーションと良好に比較できる。
- 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: Hadron wavepackets are prepared and time evolved in the Schwinger model using
112 qubits of IBM's 133-qubit Heron quantum computer ibm_torino. The
initialization of the hadron wavepacket is performed in two steps. First, the
vacuum is prepared across the whole lattice using the recently developed
SC-ADAPT-VQE algorithm and workflow. SC-ADAPT-VQE is then extended to the
preparation of localized states, and used to establish a hadron wavepacket on
top of the vacuum. This is done by adaptively constructing low-depth circuits
that maximize the overlap with an adiabatically prepared hadron wavepacket. Due
to the localized nature of the wavepacket, these circuits can be determined on
a sequence of small lattices using classical computers, and then robustly
scaled to prepare wavepackets on large lattices for simulations using quantum
computers. Time evolution is implemented with a second-order Trotterization. To
reduce both the required qubit connectivity and circuit depth, an approximate
quasi-local interaction is introduced. This approximation is made possible by
the emergence of confinement at long distances, and converges exponentially
with increasing distance of the interactions. Using multiple error-mitigation
strategies, up to 14 Trotter steps of time evolution are performed, employing
13,858 two-qubit gates (with a CNOT depth of 370). The propagation of hadrons
is clearly identified, with results that compare favorably with Matrix Product
State simulations. Prospects for a near-term quantum advantage in simulations
of hadron scattering are discussed.
- Abstract（参考訳）: ハドロン波束は、IBMの133量子ビットHeron量子コンピュータibm_torinoの112キュービットを使用して、Schwingerモデルで準備され、時間進化する。
ハドロンウェーブパレットの初期化は2つのステップで行われる。
まず、最近開発されたSC-ADAPT-VQEアルゴリズムとワークフローを用いて、格子全体に真空を発生させる。
その後、SC-ADAPT-VQEは局所状態の準備に拡張され、真空上にハドロン波束を確立するために使用される。
これは、断熱的に作製されたハドロン波束との重なりを最大化する低深さ回路を適応的に構築する。
ウェーブパケットの局所的な性質のため、これらの回路は古典的コンピュータを用いて小さな格子の列上で決定され、量子コンピュータを用いてシミュレーションを行うために大きな格子上にウェーブパケットを作成するために頑強にスケールされる。
時間進化は2次トロッター化によって実現される。
必要な量子ビット接続と回路深度の両方を低減するために、近似準局所相互作用を導入する。
この近似は、遠距離における閉じ込めの出現によって可能となり、相互作用の増大する距離と指数関数的に収束する。
複数のエラー軽減戦略を用いて、13,858個の2ビットゲート(CNOT深さ370)を用いて、最大14個の時間進化のトロッターステップを実行する。
ハドロンの伝播は明らかであり, マトリックス製品状態シミュレーションと比較した結果が得られた。
ハドロン散乱シミュレーションにおける短期量子優位性の可能性について論じる。
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