論文の概要: Computational supremacy in quantum simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.00910v1
• Date: Fri, 1 Mar 2024 19:00:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-05 15:55:12.821635
• Title: Computational supremacy in quantum simulation
• Title（参考訳）: 量子シミュレーションにおける計算超越性
• Authors: Andrew D. King, Alberto Nocera, Marek M. Rams, Jacek Dziarmaga, Roeland Wiersema, William Bernoudy, Jack Raymond, Nitin Kaushal, Niclas Heinsdorf, Richard Harris, Kelly Boothby, Fabio Altomare, Andrew J. Berkley, Martin Boschnak, Kevin Chern, Holly Christiani, Samantha Cibere, Jake Connor, Martin H. Dehn, Rahul Deshpande, Sara Ejtemaee, Pau Farr\'e, Kelsey Hamer, Emile Hoskinson, Shuiyuan Huang, Mark W. Johnson, Samuel Kortas, Eric Ladizinsky, Tony Lai, Trevor Lanting, Ryan Li, Allison J.R. MacDonald, Gaelen Marsden, Catherine C. McGeoch, Reza Molavi, Richard Neufeld, Mana Norouzpour, Travis Oh, Joel Pasvolsky, Patrick Poitras, Gabriel Poulin-Lamarre, Thomas Prescott, Mauricio Reis, Chris Rich, Mohammad Samani, Benjamin Sheldan, Anatoly Smirnov, Edward Sterpka, Berta Trullas Clavera, Nicholas Tsai, Mark Volkmann, Alexander Whiticar, Jed D. Whittaker, Warren Wilkinson, Jason Yao, T.J. Yi, Anders W. Sandvik, Gonzalo Alvarez, Roger G. Melko, Juan Carrasquilla, Marcel Franz and Mohammad H. Amin
• Abstract要約: 超伝導量子アニールプロセッサは、シュリンガー方程式の解と密に一致してサンプルを生成することができることを示す。 我々は、合理的な時間枠内で量子アニールと同じ精度を達成できる既知のアプローチは存在しないと結論づける。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.596358764113624
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computers hold the promise of solving certain problems that lie beyond the reach of conventional computers. Establishing this capability, especially for impactful and meaningful problems, remains a central challenge. One such problem is the simulation of nonequilibrium dynamics of a magnetic spin system quenched through a quantum phase transition. State-of-the-art classical simulations demand resources that grow exponentially with system size. Here we show that superconducting quantum annealing processors can rapidly generate samples in close agreement with solutions of the Schr\"odinger equation. We demonstrate area-law scaling of entanglement in the model quench in two-, three- and infinite-dimensional spin glasses, supporting the observed stretched-exponential scaling of effort for classical approaches. We assess approximate methods based on tensor networks and neural networks and conclude that no known approach can achieve the same accuracy as the quantum annealer within a reasonable timeframe. Thus quantum annealers can answer questions of practical importance that classical computers cannot.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、従来のコンピュータの範囲を超えてある問題を解決するという約束を持っている。 この能力を確立することは、特に影響があり有意義な問題に対して、依然として大きな課題である。 そのような問題の1つは、量子相転移を経た磁気スピン系の非平衡ダイナミクスのシミュレーションである。 最先端の古典的シミュレーションは、システム規模で指数関数的に成長するリソースを要求する。 ここでは、超伝導量子アニールプロセッサがシュリンガー方程式の解と密に一致して試料を迅速に生成できることを示す。 本研究では,2次元,3次元,無限次元のスピングラスにおけるモデルクエンチの絡み合いの領域内スケーリングを実証し,古典的アプローチの努力の伸張指数スケーリングをサポートする。 テンソルネットワークとニューラルネットワークに基づく近似手法の評価を行い、合理的な時間枠内で量子アニールと同じ精度を達成できるアプローチは存在しないと結論付けた。 したがって、量子アニーラーは古典的コンピュータではできないような実用的重要性の質問に答えることができる。

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