論文の概要: Demonstration of system-bath physics on a gate-based quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.18828v4
- Date: Wed, 05 Feb 2025 12:31:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-06 14:24:52.124526
- Title: Demonstration of system-bath physics on a gate-based quantum computer
- Title（参考訳）: ゲート型量子コンピュータにおけるシステムバス物理の実証
- Authors: Pascal Stadler, Matteo Lodi, Andisheh Khedri, Rolando Reiner, Kirsten Bark, Nicolas Vogt, Michael Marthaler, Juha Leppäkangas,
- Abstract要約: アルゴリズム冷却は、多体量子系の相関状態を見つけるために用いられる。
我々は,非単位演算とアルゴリズム冷却を実装するために,固有量子ビット雑音を用いる手法を開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5224038339798621
- License:
- Abstract: Algorithmic cooling can be used to find correlated states of many-body quantum systems. It is based on quantum circuits that perform nonunitary operations, whose implementation can be challenging on near-term quantum computers. In this work we develop a method that uses inherent qubit noise to implement nonunitary operations and algorithmic cooling. In our approach, qubit decay during quantum computation is used to simulate dissipation of auxiliary-spin bath, which cools down a simulated system towards its ground state. We test the algorithm on IBM-Q devices and demonstrate the relaxation of system spins to ferromagnetic and antiferromagnetic ordering, controlled by the definition of the system Hamiltonian. The ordering is stable as long as the algorithm is run. We are able to perform cooling and state stabilization for global systems of up to three system spins and four auxiliary spins. Our work paves the way for useful quantum simulations of many-body quantum systems on near-term quantum computers.
- Abstract（参考訳）: アルゴリズム冷却は、多体量子系の相関状態を見つけるために用いられる。
これは、非単体演算を行う量子回路に基づいており、その実装は、短期的な量子コンピュータでは困難である。
本研究では,非単位演算とアルゴリズム冷却を実装するために,固有量子ビット雑音を用いる手法を開発した。
提案手法では, 量子計算における量子ビット崩壊を補助スピン浴の散逸をシミュレートするために利用し, シミュレーション系を基底状態へ冷却する。
このアルゴリズムをIBM-Qデバイス上でテストし、ハミルトニアン系の定義により制御された強磁性及び反強磁性秩序に対する系スピンの緩和を実証する。
順序付けはアルゴリズムが実行される限り安定している。
最大3つの系スピンと4つの補助スピンのグローバルシステムに対して冷却と状態安定化を行うことができる。
我々の研究は、短期量子コンピュータ上での多体量子システムの有用な量子シミュレーションの道を開いた。
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