論文の概要: Non-equilibrium Quantum Monte Carlo Algorithm for Stabilizer Rényi Entropy in Spin Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.19577v2
- Date: Sun, 1 Sep 2024 23:36:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-04 18:00:58.224201
- Title: Non-equilibrium Quantum Monte Carlo Algorithm for Stabilizer Rényi Entropy in Spin Systems
- Title（参考訳）: スピン系における安定化器レニーエントロピーのための非平衡量子モンテカルロアルゴリズム
- Authors: Zejun Liu, Bryan K. Clark,
- Abstract要約: 量子マジック(英: Quantum magic)または非安定化器性(英: nonstabilizerness)は、量子系の重要な特徴である。
サインプロブレムフリーハミルトニアンを持つスピン系において、量子魔法の尺度の1つである安定化器R'enyiエントロピーを計算するための新しい効率的なアルゴリズムを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.552480439325792
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Quantum magic, or nonstabilizerness, provides a crucial characterization of quantum systems, regarding the classical simulability with stabilizer states. In this work, we propose a novel and efficient algorithm for computing stabilizer R\'enyi entropy, one of the measures for quantum magic, in spin systems with sign-problem free Hamiltonians. This algorithm is based on the quantum Monte Carlo simulation of the path integral of the work between two partition function ensembles and it applies to all spatial dimensions and temperatures. We demonstrate this algorithm on the one and two dimensional transverse field Ising model at both finite and zero temperatures and show the quantitative agreements with tensor-network based algorithms. Furthermore, we analyze the computational cost and provide both analytical and numerical evidences for it to be polynomial in system size.
- Abstract（参考訳）: 量子マジック(英: Quantum magic, nonstabilizerness)は、安定化状態を持つ古典的なシミュラビリティに関する量子系の重要な特徴である。
本研究では,量子魔法の尺度の1つである安定化器R'enyiエントロピーを,サインプロブレム自由ハミルトニアンを持つスピン系で計算するための,新しい,効率的なアルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムは、2つの分割関数のアンサンブル間の作業の経路積分の量子モンテカルロシミュレーションに基づいており、全ての空間次元と温度に適用される。
このアルゴリズムは, 有限温度と零温度の両方で1次元および2次元の逆場Isingモデル上で実演し, テンソルネットワークに基づくアルゴリズムと定量的に一致することを示す。
さらに,計算コストを解析し,解析的および数値的証拠の両方をシステムサイズの多項式として提供する。
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