論文の概要: Unveiling clean two-dimensional discrete time quasicrystals on a digital quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.16718v1
- Date: Mon, 25 Mar 2024 12:56:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-26 14:48:50.900738
- Title: Unveiling clean two-dimensional discrete time quasicrystals on a digital quantum computer
- Title（参考訳）: デジタル量子コンピュータによるクリーンな2次元離散時間準結晶の発見
- Authors: Kazuya Shinjo, Kazuhiro Seki, Tomonori Shirakawa, Rong-Yang Sun, Seiji Yunoki,
- Abstract要約: キックしたイジングモデルにおける周期運転時の初期生成物状態の緩和ダイナミクスについて検討した。
Floquetサイクルの2倍の周期で磁化測定によって特徴づけられる予熱状態の存在を同定する。
本結果は,2次元システムにおける周期共振DTCの実現を裏付ける証拠となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.20971479389679332
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In periodically driven (Floquet) systems, evolution typically results in an infinite-temperature thermal state due to continuous energy absorption over time. However, before reaching thermal equilibrium, such systems may transiently pass through a meta-stable state known as a prethermal state. This prethermal state can exhibit phenomena not commonly observed in equilibrium, such as discrete time crystals (DTCs), making it an intriguing platform for exploring out-of-equilibrium dynamics. Here, we investigate the relaxation dynamics of initially prepared product states under periodic driving in a kicked Ising model using the IBM Quantum Heron processor, comprising 133 superconducting qubits arranged on a heavy-hexagonal lattice, over up to $100$ time steps. We identify the presence of a prethermal regime characterised by magnetisation measurements oscillating at twice the period of the Floquet cycle and demonstrate its robustness against perturbations to the transverse field. Our results provide evidence supporting the realisation of a period-doubling DTC in a two-dimensional system. Moreover, we discover that the longitudinal field induces additional amplitude modulations in the magnetisation with a period incommensurate with the driving period, leading to the emergence of discrete time quasicrystals (DTQCs). These observations are further validated through comparison with tensor-network and state-vector simulations. Our findings not only enhance our understanding of clean DTCs in two dimensions but also highlight the utility of digital quantum computers for simulating the dynamics of quantum many-body systems, addressing challenges faced by state-of-the-art classical simulations.
- Abstract（参考訳）: 周期的に駆動される(フロケ)系では、進化は通常、時間の経過とともに連続的なエネルギー吸収による無限温度の熱状態をもたらす。
しかし、熱平衡に達する前に、これらの系は過渡的に前熱状態と呼ばれる準安定状態を通過することがある。
この予熱状態は、離散時間結晶(DTC)のような平衡で一般的に観測されない現象を示すことができ、非平衡力学を探求するための興味深い基盤となっている。
そこで本研究では,IBM Quantum Heron プロセッサを用いて,周期駆動時の初期生成物状態の緩和ダイナミクスを最大100ドル以上の時間ステップで,重六角格子上に配置された133個の超伝導量子ビットからなるアイシングモデルを用いて検討する。
本研究では,Floquetサイクルの2倍の周期で振動する磁化測定によって特徴づけられる予熱状態の存在を同定し,その逆磁場の摂動に対するロバスト性を示す。
本結果は,2次元システムにおける周期共振DTCの実現を裏付ける証拠となる。
さらに、縦方向磁場は、駆動周期に一致しない周期で磁化の振幅変調を誘導し、離散時間準結晶(DTQC)が出現する。
これらの観測はテンソルネットワークや状態ベクトルシミュレーションとの比較によってさらに検証される。
我々の発見は、2次元のクリーンDTCの理解を深めるだけでなく、量子多体系の力学をシミュレーションするためのデジタル量子コンピュータの有用性を強調し、最先端の古典的シミュレーションが直面する課題に対処する。
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