論文の概要: Integrability of Goldilocks quantum cellular automata

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.02994v1
• Date: Wed, 3 Apr 2024 18:33:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-05 18:44:36.530714
• Title: Integrability of Goldilocks quantum cellular automata
• Title（参考訳）: Goldilocks量子セルオートマトンの積分性
• Authors: Logan E. Hillberry, Lorenzo Piroli, Eric Vernier, Nicole Yunger Halpern, Tomaž Prosen, Lincoln D. Carr,
• Abstract要約: 量子セルオートマトン(QCA)は量子ハードウェア上でシミュレーションされている。 我々はQCAのサブクラスを古典的に効率的にシミュレートできることを証明した。 我々は局所保存量のQCAを計算し、実験的に測定可能な期待値を予測する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Goldilocks quantum cellular automata (QCA) have been simulated on quantum hardware and produce emergent small-world correlation networks. In Goldilocks QCA, a single-qubit unitary is applied to each qubit in a one-dimensional chain subject to a balance constraint: a qubit is updated if its neighbors are in opposite basis states. Here, we prove that a subclass of Goldilocks QCA -- including the one implemented experimentally -- map onto free fermions and therefore can be classically simulated efficiently. We support this claim with two independent proofs, one involving a Jordan--Wigner transformation and one mapping the integrable six-vertex model to QCA. We compute local conserved quantities of these QCA and predict experimentally measurable expectation values. These calculations can be applied to test large digital quantum computers against known solutions. In contrast, typical Goldilocks QCA have equilibration properties and quasienergy-level statistics that suggest nonintegrability. Still, the latter QCA conserve one quantity useful for error mitigation. Our work provides a parametric quantum circuit with tunable integrability properties with which to test quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: ゴールディロックス量子セルオートマトン (QCA) は量子ハードウェア上でシミュレートされ、創発的な小世界相関ネットワークを生み出している。 ゴールディロックス QCA では、バランス制約を受ける1次元鎖内の各キュービットに1ビットのユニタリが適用される:隣人が反対基底状態である場合、キュービットは更新される。 ここでは、実験的に実装されたGoldilocks QCAのサブクラスが自由フェルミオンに写像されることを証明し、したがって古典的に効率的にシミュレートできる。 我々はこの主張を、ヨルダン・ウィグナー変換を含む2つの独立した証明と、積分可能な6頂点モデルをQCAにマッピングすることで支持する。 我々はこれらのQCAの局所保存量を計算し、実験的に測定可能な期待値を予測する。 これらの計算は、既知の解に対して大規模なデジタル量子コンピュータをテストするために適用することができる。 対照的に、典型的なゴールディロック QCA は、非可積分性を示す平衡特性と準エネルギーレベル統計を持つ。 それでも、後者のQCAは、エラー軽減に役立つ1つの量を保存する。 我々の研究は、量子ハードウェアをテストするための可変積分性特性を持つパラメトリック量子回路を提供する。

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