論文の概要: Simulating nonlinear optical processes on a superconducting quantum device
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.13003v2
- Date: Mon, 26 Aug 2024 23:26:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-28 19:09:27.353401
- Title: Simulating nonlinear optical processes on a superconducting quantum device
- Title（参考訳）: 超伝導量子デバイスにおける非線形光学過程のシミュレーション
- Authors: Yuan Shi, Bram Evert, Amy F. Brown, Vinay Tripathi, Eyob A. Sete, Vasily Geyko, Yujin Cho, Jonathan L DuBois, Daniel Lidar, Ilon Joseph, Matt Reagor,
- Abstract要約: 非線形波動相互作用問題をハミルトンシミュレーション問題に変換する量子化法を開発した。
超伝導デバイス上で2つの量子ビットを用いたアプローチを実証する。
この研究は、プラズマが量子コンピューティングプラットフォーム上でどのように解決されるかの例を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9001959612747078
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Simulating plasma physics on quantum computers is difficult because most problems of interest are nonlinear, but quantum computers are not naturally suitable for nonlinear operations. In weakly nonlinear regimes, plasma problems can be modeled as wave-wave interactions. In this paper, we develop a quantization approach to convert nonlinear wave-wave interaction problems to Hamiltonian simulation problems. We demonstrate our approach using two qubits on a superconducting device. Unlike a photonic device, a superconducting device does not naturally have the desired interactions in its native Hamiltonian. Nevertheless, Hamiltonian simulations can still be performed by decomposing required unitary operations into native gates. To improve experimental results, we employ a range of error mitigation techniques. Apart from readout error mitigation, we use randomized compilation to transform undiagnosed coherent errors into well-behaved stochastic Pauli channels. Moreover, to compensate for stochastic noise, we rescale exponentially decaying probability amplitudes using rates measured from cycle benchmarking. We carefully consider how different choices of product-formula algorithms affect the overall error and show how a trade-off can be made to best utilize limited quantum resources. This study provides an example of how plasma problems may be solved on near-term quantum computing platforms.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータにおけるプラズマ物理のシミュレーションは、関心のほとんどの問題は非線形であるから難しいが、量子コンピュータは自然に非線形演算に適していない。
弱い非線形状態においては、プラズマ問題は波動-波動相互作用としてモデル化できる。
本稿では,非線形波動相互作用問題をハミルトンシミュレーション問題に変換する量子化手法を開発する。
超伝導デバイス上で2つの量子ビットを用いたアプローチを実証する。
フォトニックデバイスとは異なり、超伝導デバイスは自然界のハミルトニアンにおいて望まれる相互作用を持たない。
それでも、ハミルトニアンシミュレーションは、必要なユニタリ演算をネイティブゲートに分解することで実行することができる。
実験結果を改善するために,我々は様々な誤差軽減手法を採用した。
読み出し誤りの軽減とは別に、ランダム化されたコンパイルを用いて、未診断のコヒーレントなエラーをよく知られた確率的パウリチャネルに変換する。
さらに,確率的雑音を補償するために,サイクルベンチマークから測定した速度を用いて指数関数的に減衰する確率振幅を再スケールする。
製品形式アルゴリズムの異なる選択が全体的なエラーにどのように影響するかを慎重に検討し、限られた量子リソースを最大限に活用するために、トレードオフをどのように行うかを示す。
この研究は、プラズマが量子コンピューティングプラットフォーム上でどのように解決されるかの例を示す。
関連論文リスト
- Efficient quantum simulation of nonlinear interactions using SNAP and
Rabi gates [0.7366405857677227]
非線形ボソニック力学を効率的にモデル化する決定論的シミュレーション手法を提案する。
提案手法は,高次ボゾン相互作用から生じる現象の高忠実度モデリングを容易にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-15T16:44:43Z) - Complexity of Gaussian quantum optics with a limited number of
non-linearities [4.532517021515834]
ガウス過程の1層非線型性による遷移振幅の計算は、古典的コンピュータでは困難であることを示す。
ガウスボソンサンプリング実験の結果の確率を効率的に近似するために,この問題を効率的に解くアルゴリズムがいかに有効かを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-09T18:00:04Z) - Variational waveguide QED simulators [58.720142291102135]
導波管QEDシミュレータは1次元フォトニックバンドギャップ材料と相互作用する量子エミッタによって構成される。
ここでは、これらの相互作用がより効率的な変分量子アルゴリズムを開発するためのリソースとなることを実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-02-03T18:55:08Z) - Quantum Computing for Fusion Energy Science Applications [0.0]
量子コンピュータを用いて線形力学と非線形力学の両方をより詳細にシミュレートする話題について検討する。
我々は、クープマン進化作用素とペロン・フロベニウス進化作用素との接続を明示的に導出することにより、線形系に埋め込まれた非線形系に対する以前の結果を拡張した。
本稿では,非線形プラズマ力学において重要な量子マップのシミュレーションと波動-波動相互作用のシミュレーションを通して,波動-粒子相互作用の玩具モデルのシミュレーションについて議論する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-09T18:56:46Z) - Quantum emulation of the transient dynamics in the multistate
Landau-Zener model [50.591267188664666]
本研究では,Landau-Zenerモデルにおける過渡ダイナミクスを,Landau-Zener速度の関数として検討する。
我々の実験は、工学的なボソニックモードスペクトルに結合した量子ビットを用いたより複雑なシミュレーションの道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-11-26T15:04:11Z) - Trapped-Ion Quantum Simulation of Collective Neutrino Oscillations [55.41644538483948]
量子計算を用いて,Nニュートリノ系のコヒーレントな集団振動を2成分近似でシミュレートする手法について検討した。
第2次トロッタースズキ公式を用いたゲート複雑性は,量子信号処理などの他の分解方法よりも,システムサイズに優れることがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-07T09:39:40Z) - Simulating the Mott transition on a noisy digital quantum computer via
Cartan-based fast-forwarding circuits [62.73367618671969]
動的平均場理論(DMFT)は、ハバードモデルの局所グリーン関数をアンダーソン不純物のモデルにマッピングする。
不純物モデルを効率的に解くために、量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムが提案されている。
この研究は、ノイズの多いデジタル量子ハードウェアを用いたMott相転移の最初の計算を提示する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-10T17:32:15Z) - Model-Independent Error Mitigation in Parametric Quantum Circuits and
Depolarizing Projection of Quantum Noise [1.5162649964542718]
与えられたハミルトニアンの基底状態と低い励起を見つけることは、物理学の多くの分野において最も重要な問題の一つである。
Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) デバイス上の量子コンピューティングは、そのような計算を効率的に実行する可能性を提供する。
現在の量子デバイスは、今でも固有の量子ノイズに悩まされている。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-30T16:08:01Z) - Designing Kerr Interactions for Quantum Information Processing via
Counterrotating Terms of Asymmetric Josephson-Junction Loops [68.8204255655161]
静的空洞非線形性は通常、ボゾン量子誤り訂正符号の性能を制限する。
非線形性を摂動として扱うことで、シュリーファー・ヴォルフ変換を用いて実効ハミルトニアンを導出する。
その結果、立方体相互作用は、線形演算と非線形演算の両方の有効率を高めることができることがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-14T15:11:05Z) - Simulating nonnative cubic interactions on noisy quantum machines [65.38483184536494]
量子プロセッサは、ハードウェアに固有のものではないダイナミクスを効率的にシミュレートするためにプログラムできることを示す。
誤差補正のないノイズのあるデバイスでは、モジュールゲートを用いて量子プログラムをコンパイルするとシミュレーション結果が大幅に改善されることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-15T05:16:24Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。