論文の概要: Noise-Robust Detection of Quantum Phase Transitions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.18953v3
- Date: Thu, 21 Nov 2024 07:44:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-22 15:15:25.035741
- Title: Noise-Robust Detection of Quantum Phase Transitions
- Title（参考訳）: 量子相転移のノイズ・ロバスト検出
- Authors: Kevin Lively, Tim Bode, Jochen Szangolies, Jian-Xin Zhu, Benedikt Fauseweh,
- Abstract要約: 異なる基底状態配置を特徴とする複数の位相様領域を持つ有限サイズのスピンモデルについて検討する。
本研究では,エネルギー微分,2部位のスピン相関関数,および忠実度感受性の計算により,複数の領域にわたって正確な挙動が得られたことを示す。
この研究は、量子相転移の特定に短期的な応用が期待できる可能性を示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Quantum computing allows for the manipulation of highly correlated states whose properties quickly go beyond the capacity of any classical method to calculate. Thus one natural problem which could lend itself to quantum advantage is the study of ground-states of condensed matter models, and the transitions between them. However, current levels of hardware noise can require extensive application of error-mitigation techniques to achieve reliable computations. In this work, we use several IBM devices to explore a finite-size spin model with multiple `phase-like' regions characterized by distinct ground-state configurations. Using pre-optimized Variational Quantum Eigensolver (VQE) solutions, we demonstrate that in contrast to calculating the energy, where zero-noise extrapolation is required in order to obtain qualitatively accurate yet still unreliable results, calculations of the energy derivative, two-site spin correlation functions, and the fidelity susceptibility yield accurate behavior across multiple regions, even with minimal or no application of error-mitigation approaches. Taken together, these sets of observables could be used to identify level crossings in a simple, noise-robust manner which is agnostic to the method of ground state preparation. This work shows promising potential for near-term application to identifying quantum phase transitions, including avoided crossings and non-adiabatic conical intersections in electronic structure calculations.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、計算する古典的な方法のキャパシティを超える性質を持つ高相関状態の操作を可能にする。
したがって、量子的に有利になる可能性のある自然問題は、凝縮物質モデルの基底状態とそれらの間の遷移の研究である。
しかし、ハードウェアノイズの現在のレベルは、信頼性の高い計算を実現するためにエラー軽減手法を広範囲に適用する必要がある。
本研究では、複数のIBMデバイスを用いて、異なる基底状態構成を特徴とする複数の「位相様」領域を持つ有限サイズのスピンモデルを探索する。
予め最適化された変分量子固有解法 (VQE) を用いて、定性的に正確で信頼性の低い結果を得るためにゼロノイズ外挿を必要とするエネルギーの計算と対照的に、エネルギー微分、二点スピン相関関数の計算、および不確かさは、誤差緩和アプローチの最小あるいは全く適用することなく、複数の領域にわたって正確な振る舞いをもたらすことを示した。
まとめると、これらの観測装置は、地中準備法に非依存な単純なノイズ・ロバストな方法で、水平交差を識別するために使用することができる。
この研究は、電子構造計算における回避された交差や非断熱円錐交叉を含む量子相転移の特定への短期的応用の可能性を示す。
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