論文の概要: Dynamic thermalization on noisy quantum hardware
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.04770v3
- Date: Mon, 03 Feb 2025 19:00:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-05 14:54:04.211546
- 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: 電子量子コンピュータ上の熱可観測物質をエミュレートすることは、多体物理学の量子シミュレーションに不可欠である。
熱風呂のない小型閉鎖系では, 熱可観測物と揺らぎが得られうることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Emulating thermal observables on a digital quantum computer is essential for quantum simulation of many-body physics. However, thermalization typically requires a large system size due to incorporating a thermal bath, whilst limited resources of near-term digital quantum processors allow for simulating relatively small systems. We show that thermal observables and fluctuations may be obtained for a small closed system without a thermal bath. Thermal observables occur upon classically averaging quantum mechanical observables over randomized variants of their time evolution that run independently on a digital quantum processor. Using an IBM quantum computer, we experimentally find thermal occupation probabilities with finite positive and negative temperatures defined by the initial state's energy. Averaging over random evolutions facilitates error mitigation, with the noise contributing to the temperature in the simulated observables. This result fosters probing the dynamical emergence of equilibrium properties of matter at finite temperatures on noisy intermediate-scale quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: 電子量子コンピュータ上の熱可観測物質をエミュレートすることは、多体物理学の量子シミュレーションに不可欠である。
しかし、熱化は通常、熱浴を取り入れることによってシステムサイズを大きくする必要があるが、短期的なデジタル量子プロセッサの限られた資源は比較的小さなシステムをシミュレートすることができる。
熱風呂のない小型閉鎖系では, 熱可観測物と揺らぎが得られうることを示す。
サーマルオブザーバブルは、デジタル量子プロセッサ上で独立して実行される時間進化のランダム化された変種に対して、古典的に量子力学的オブザーバブルを平均化するときに発生する。
IBM量子コンピュータを用いて、初期状態のエネルギーによって定義される有限の正および負の温度で熱的占有確率を実験的に求める。
ランダムな進化を平均化することで誤差の緩和が促進され、ノイズは模擬観測装置の温度に寄与する。
この結果は、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動的出現を推し進める。
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