論文の概要: Diagonalization of large many-body Hamiltonians on a quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.14431v1
• Date: Fri, 19 Jul 2024 16:02:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-22 16:55:32.281536
• Title: Diagonalization of large many-body Hamiltonians on a quantum processor
• Title（参考訳）: 量子プロセッサによる大型多体ハミルトンの対角化
• Authors: Nobuyuki Yoshioka, Mirko Amico, William Kirby, Petar Jurcevic, Arkopal Dutt, Bryce Fuller, Shelly Garion, Holger Haas, Ikko Hamamura, Alexander Ivrii, Ritajit Majumdar, Zlatko Minev, Mario Motta, Bibek Pokharel, Pedro Rivero, Kunal Sharma, Christopher J. Wood, Ali Javadi-Abhari, Antonio Mezzacapo,
• Abstract要約: 超伝導量子プロセッサを用いて、最大56箇所の2次元格子上で量子多体系の固有エネルギーを計算する。 我々は、量子プロセッサ上で実行されるトロッター化されたユニタリ進化を用いて、多体ヒルベルト空間の部分空間を構築する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 28.65071920454694
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The estimation of low energies of many-body systems is a cornerstone of computational quantum sciences. Variational quantum algorithms can be used to prepare ground states on pre-fault-tolerant quantum processors, but their lack of convergence guarantees and impractical number of cost function estimations prevent systematic scaling of experiments to large systems. Alternatives to variational approaches are needed for large-scale experiments on pre-fault-tolerant devices. Here, we use a superconducting quantum processor to compute eigenenergies of quantum many-body systems on two-dimensional lattices of up to 56 sites, using the Krylov quantum diagonalization algorithm, an analog of the well-known classical diagonalization technique. We construct subspaces of the many-body Hilbert space using Trotterized unitary evolutions executed on the quantum processor, and classically diagonalize many-body interacting Hamiltonians within those subspaces. These experiments show that quantum diagonalization algorithms are poised to complement their classical counterpart at the foundation of computational methods for quantum systems.
• Abstract（参考訳）: マルチボディシステムの低エネルギー推定は、計算量子科学の基盤となっている。 変分量子アルゴリズムは、プリフォールト耐性量子プロセッサの基底状態を作成するのに使用できるが、収束保証の欠如とコスト関数推定の非現実的な数の欠如により、大規模なシステムへの実験の体系的なスケーリングが妨げられる。 プリフォールトトレラントデバイスに対する大規模な実験には、変分アプローチに代わる方法が必要である。 ここでは、超伝導量子プロセッサを用いて、56箇所の2次元格子上の量子多体系の固有エネルギーを計算し、よく知られた古典的対角化手法のアナログであるクリロフ量子対角化アルゴリズムを用いて計算する。 我々は、量子プロセッサ上で実行されるトロッター化ユニタリ進化を用いて、多体ヒルベルト空間の部分空間を構築し、これらの部分空間の中で相互作用する多体ハミルトン多様体を古典的に対角化する。 これらの実験により、量子対角化アルゴリズムは量子系の計算法の基礎において、古典的な対角化アルゴリズムを補完するものであることが示された。

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