論文の概要: Quantum computing topological invariants of two-dimensional quantum matter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.06048v2
- Date: Wed, 10 Apr 2024 11:28:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-11 11:37:32.173280
- Title: Quantum computing topological invariants of two-dimensional quantum matter
- Title（参考訳）: 二次元量子物質の量子コンピューティングトポロジカル不変量
- Authors: Marcel Niedermeier, Marc Nairn, Christian Flindt, Jose L. Lado,
- Abstract要約: 量子コンピュータ上で2次元量子物質のチャーン数を計算するための2つの量子回路を提案する。
まず,多くの量子ビットを用い,量子回路のテンソルネットワークシミュレータを用いて解析する。
第2の回路はより少ない量子ビットを使用し、超伝導量子ビットに基づく量子コンピュータで実験的に実装する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum algorithms provide a potential strategy for solving computational problems that are intractable by classical means. Computing the topological invariants of topological matter is one central problem in research on quantum materials, and a variety of numerical approaches for this purpose have been developed. However, the complexity of quantum many-body Hamiltonians makes calculations of topological invariants challenging for interacting systems. Here, we present two quantum circuits for calculating Chern numbers of two-dimensional quantum matter on quantum computers. Both circuits combine a gate-based adiabatic time-evolution over the discretized Brillouin zone with particular phase estimation techniques. The first algorithm uses many qubits, and we analyze it using a tensor-network simulator of quantum circuits. The second circuit uses fewer qubits, and we implement it experimentally on a quantum computer based on superconducting qubits. Our results establish a method for computing topological invariants with quantum circuits, taking a step towards characterizing interacting topological quantum matter using quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 量子アルゴリズムは、古典的な方法で難解な計算問題を解くための潜在的戦略を提供する。
トポロジカル不変量の計算は、量子材料の研究における中心的な問題であり、この目的のための様々な数値的なアプローチが開発されている。
しかし、量子多体ハミルトニアンの複雑さは、相互作用する系において位相不変量の計算を困難にしている。
本稿では,量子コンピュータ上での二次元量子物質のチャーン数を計算するための2つの量子回路を提案する。
どちらの回路も、離散化されたブリルアンゾーン上のゲートベースの断熱時間進化と特定の位相推定技術を組み合わせている。
最初のアルゴリズムは多くの量子ビットを使用し、量子回路のテンソルネットワークシミュレータを用いて解析する。
第2の回路はより少ない量子ビットを使用し、超伝導量子ビットに基づく量子コンピュータで実験的に実装する。
本研究では,量子回路を用いたトポロジカル不変量計算手法を確立し,量子コンピュータを用いた相互作用するトポロジカル量子物体のキャラクタリゼーションに向けた一歩を踏み出した。
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