論文の概要: Quantum simulation for strongly interacting fermions with neutral atoms array: towards the simulation of materials of interest

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.13343v1
• Date: Wed, 19 Jun 2024 08:48:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-21 22:30:00.668932
• Title: Quantum simulation for strongly interacting fermions with neutral atoms array: towards the simulation of materials of interest
• Title（参考訳）: 強い相互作用を持つフェルミオンと中性原子配列の量子シミュレーション--興味のある物質のシミュレーションに向けて
• Authors: Antoine Michel,
• Abstract要約: 化学のためのRydberg原子シミュレータに実装可能な変分アルゴリズムを設計する。 測定回数を制限することで、5%の誤差でH2、LiH、BeH2分子の基本的なエネルギーに到達できることが示される。 第二のアルゴリズムでは、Rydberg原子シミュレータ上でFermi-Hubbard 2Dモデルの物理を実装するために「スレーブ」スピン法を用いた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum simulation holds the promise of improving the atomic simulations used at EDF to anticipate the ageing of materials of interest. One simulator in particular seems well suited to modeling interacting electrons: the Rydberg atoms quantum processor. The first task of this thesis is to design a variational algorithm that can be implemented on a Rydberg atom simulator for chemistry. This algorithm is specially designed for this platform and optimized by recent theoretical tools. We compare our numerical results, obtained with an emulation of a real experiment, with other approaches and show that our method is more efficient. Finally, we show that by limiting the number of measurements to make the experiment feasible on a real architecture, we can reach the fundamental energy of H2, LiH and BeH2 molecules with 5% error.For a second algorithm, we used the "slave" spin method to implement the physics of the Fermi-Hubbard 2D model on a Rydberg atom simulator. The idea is to decouple the degrees of freedom of charges and "slave" spins using a mean field to obtain two self-consistent Hamiltonians: a classically solvable one and an Ising Hamiltonian that can be reproduced on a real machine. We show numerically that we can recover a Mott transition from the initial model with this method even when emulating the noise of a real experiment, and we show that we can also recover the dynamics of non-equilibrium electrons in this same paradigm with good results. Both algorithms can possibly be improved theoretically until they reach materials of interest, but they can also be implemented on today's existing architectures, to achieve a potential quantum advantage
• Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションは、興味のある物質の老朽化を予想するためにEDFで使用される原子シミュレーションを改善するという約束を持っている。 あるシミュレーターは相互作用する電子のモデリングに特に適しているようだ。 この論文の最初の課題は、化学のためのライドバーグ原子シミュレーターで実装できる変分アルゴリズムを設計することである。 このアルゴリズムはこのプラットフォーム用に特別に設計され、最近の理論ツールによって最適化されている。 実実験のエミュレーションにより得られた数値結果と他の手法との比較を行い,本手法がより効率的であることを示す。 最後に,H2,LiH,BeH2分子の基本エネルギーを5%の誤差で到達させることで,実アーキテクチャ上で実験を行うための測定回数を制限することで,第2のアルゴリズムでは,Fermi-Hubbard 2Dモデルの物理をライドバーグ原子シミュレータ上で実装するために,"スレーブ"スピン法を用いた。 この考え方は、平均場を用いて電荷の自由度と「スレーブ」スピンを分離して、古典的に解けるハミルトニアンと実機械で再現できるイジング・ハミルトニアンという2つの自己整合ハミルトニアンを得るというものである。 実実験のノイズをエミュレートしても,初期モデルからモット遷移を復元できることを数値的に示し,同じパラダイムの非平衡電子のダイナミクスを良好な結果で再現できることを示す。 どちらのアルゴリズムも、理論上、興味のある材料に到達するまで改善することができるが、量子優位性を達成するために、今日の既存のアーキテクチャにも実装できる。

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