論文の概要: Dynamic thermalization on noisy quantum hardware
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.04770v1
- Date: Fri, 5 Jul 2024 18:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-09 22:36:40.305007
- Title: Dynamic thermalization on noisy quantum hardware
- Title（参考訳）: ノイズ量子ハードウェアの動的熱化
- Authors: H. Perrin, T. Scoquart, A. I. Pavlov, N. V. Gnezdilov,
- Abstract要約: 本研究では,グローバルなクエンチプロトコルを実現する上で,観測可能量の平均化に基づく熱化機構を示す。
4キュービットのIBM量子コンピュータ(IBMQ)で実験を行い、熱可観測値を予測するデジタル量子コンピュータの有用性を報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Relaxation after a global quench is a natural way to probe thermalization in closed quantum systems. When a system relaxes after the quench, thermal observables emerge in the absence of constraints, provided long-time averaging or a large system. We demonstrate a thermalization mechanism based on averaging the observables over realizations of a global quench protocol that does not rely on a system's size or long-time evolution. The quench abruptly establishes all-to-all couplings of random strength in a few-body system and initializes the dynamics. Shortly after the quench, the observables averaged over realizations of random couplings become stationary. The average occupation probabilities of many-body energy states equilibrate toward the Gibbs distribution with a finite positive or negative absolute temperature that depends on the initial state's energy, with the negative temperatures occurring due to the confined spectrum of the system. Running an experiment on an IBM Quantum computer (IBMQ) for four qubits, we report the utility of the digital quantum computer for predicting thermal observables and their fluctuations for positive or negative absolute temperatures. Implementing thermalization on IBMQ, this result facilitates probing the dynamical emergence of thermal equilibrium and, consequently, equilibrium properties of matter at finite temperatures on noisy intermediate-scale quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: 大域的クエンチ後の緩和は、閉じた量子系の熱化を探索する自然な方法である。
クエンチ後にシステムがリラックスすると、熱可観測物は制約のない状態で現われる。
本研究では,システムのサイズや長期進化に依存しないグローバルなクエンチプロトコルを実現する上で,観測可能量の平均化に基づく熱化機構を実証する。
クエンチは、数体系のランダム強度の全て対全結合を突然確立し、ダイナミクスを初期化する。
クエンチの直後に、ランダムカップリングの実現よりも平均的な観測値が定常となる。
多体エネルギー状態の平均的な占有確率は、ギブス分布に対して、初期状態のエネルギーに依存する有限の正または負の絶対温度と、系の閉じ込められたスペクトルによって生じる負の温度とに等しくなる。
4量子ビットのIBM量子コンピュータ(IBMQ)で実験を行い、熱観測可能温度の予測と正あるいは負の絶対温度の変動に対するディジタル量子コンピュータの有用性を報告する。
IBMQにおける熱化の実装により、この結果は熱平衡の動的出現と、ノイズの多い中間スケール量子ハードウェア上での有限温度における物質の平衡特性の証明を促進する。
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