論文の概要: Stabilizer ground states for simulating quantum many-body physics: theory, algorithms, and applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.08441v3
- Date: Mon, 30 Sep 2024 03:19:55 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-02 16:32:23.866794
- Title: Stabilizer ground states for simulating quantum many-body physics: theory, algorithms, and applications
- Title（参考訳）: 量子多体物理学シミュレーションのための安定化器基底状態:理論、アルゴリズムおよび応用
- Authors: Jiace Sun, Lixue Cheng, Shi-Xin Zhang,
- Abstract要約: 量子多体基底状態問題に取り組むために安定化器状態を適用する。
我々は1次元局所ハミルトンの安定化基底状態を得るための正確で線形スケールのアルゴリズムを開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5735035463793009
- License:
- Abstract: Stabilizer states, which are also known as the Clifford states, have been commonly utilized in quantum information, quantum error correction, and quantum circuit simulation due to their simple mathematical structure. In this work, we apply stabilizer states to tackle quantum many-body ground state problems and introduce the concept of stabilizer ground states. We establish an equivalence formalism for identifying stabilizer ground states of general Pauli Hamiltonians. Moreover, we develop an exact and linear-scaled algorithm to obtain stabilizer ground states of 1D local Hamiltonians and thus free from discrete optimization. This proposed equivalence formalism and linear-scaled algorithm are not only applicable to finite-size systems, but also adaptable to infinite periodic systems. The scalability and efficiency of the algorithms are numerically benchmarked on different Hamiltonians. Finally, we demonstrate that stabilizer ground states are promising tools for not only qualitative understanding of quantum systems, but also cornerstones of more advanced classical or quantum algorithms.
- Abstract（参考訳）: 安定化剤状態は、クリフォード状態としても知られており、量子情報、量子エラー補正、量子回路シミュレーションにおいて、単純な数学的構造のために一般的に用いられている。
本研究では、量子多体基底状態問題に取り組むために安定化器状態を適用し、安定化器基底状態の概念を導入する。
我々は、パウリ・ハミルトニアン将軍の安定化基底状態を特定するための同値形式を確立した。
さらに,1次元局所ハミルトニアンの安定化基底状態を得るための高精度で線形スケールのアルゴリズムを開発し,離散的な最適化を行なわない。
この等価形式と線形スケールのアルゴリズムは、有限サイズシステムだけでなく、無限周期システムにも適用可能である。
アルゴリズムのスケーラビリティと効率は、異なるハミルトン多様体上で数値的にベンチマークされる。
最後に、安定化器基底状態は量子システムの質的な理解だけでなく、より先進的な古典的あるいは量子的アルゴリズムの基礎にも有望なツールであることを示す。
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