論文の概要: Exploring Ground States of Fermi-Hubbard Model on Honeycomb Lattices with Counterdiabaticity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.09225v1
• Date: Wed, 15 May 2024 10:05:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-16 13:46:20.094306
• Title: Exploring Ground States of Fermi-Hubbard Model on Honeycomb Lattices with Counterdiabaticity
• Title（参考訳）: 反断熱を伴うハニカム格子上のフェルミ・ハバードモデルの基底状態の探索
• Authors: Jialiang Tang, Ruoqian Xu, Yongcheng Ding, Xusheng Xu, Yue Ban, Manhong Yung, Axel Pérez-Obiol, Gloria Platero, Xi Chen,
• Abstract要約: 反断熱駆動による断熱のショートカットは、エネルギー励起を抑制してこれらのプロセスを加速させる。 我々は,補助的対断的相互作用を取り入れた変分量子アルゴリズムを開発し,それらをデジタル化された断熱的アルゴリズムと比較した。 これらのアルゴリズムはゲートベースの量子回路上に実装され、ハニカム格子上のフェルミ・ハバードモデルの基底状態を調べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.756976915658684
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Exploring the ground state properties of many-body quantum systems conventionally involves adiabatic processes, alongside exact diagonalization, in the context of quantum annealing or adiabatic quantum computation. Shortcuts to adiabaticity by counter-diabatic driving serve to accelerate these processes by suppressing energy excitations. Motivated by this, we develop variational quantum algorithms incorporating the auxiliary counterdiabatic interactions, comparing them with digitized adiabatic algorithms. These algorithms are then implemented on gate-based quantum circuits to explore the ground states of the Fermi-Hubbard model on honeycomb lattices, utilizing systems with up to 26 qubits. The comparison reveals that the counter-diabatic inspired ansatz is superior to traditional Hamiltonian variational ansatz. Furthermore, the number and duration of Trotter steps are analyzed to understand and mitigate errors. Given the model's relevance to materials in condensed matter, our study paves the way for using variational quantum algorithms with counterdiabaticity to explore quantum materials in the noisy intermediate-scale quantum era.
• Abstract（参考訳）: 従来、多体量子系の基底状態の性質を探索するには、量子アニーリングやアダイバティック量子計算の文脈において、正確な対角化とともに、断熱的なプロセスが必要となる。 反断熱駆動による断熱のショートカットは、エネルギー励起を抑制してこれらのプロセスを加速させる。 そこで我々は,補助的対断的相互作用を取り入れた変分量子アルゴリズムを開発し,それらをデジタル化された断熱的アルゴリズムと比較した。 これらのアルゴリズムはゲートベースの量子回路上に実装され、ハニカム格子上でFermi-Hubbardモデルの基底状態を探索し、最大26量子ビットのシステムを利用する。 この比較は、反断熱的に誘発されるアンザッツが伝統的なハミルトン変分アンザッツよりも優れていることを示している。 さらに、トロッターステップの数と持続時間を分析し、エラーを理解し、緩和する。 このモデルが凝縮物質中の物質との関連性を考えると、我々の研究は、ノイズの多い中間スケール量子時代の量子材料を探索するために、反断熱を伴う変分量子アルゴリズムを使用する方法を示している。

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