論文の概要: Demonstration of a variational quantum eigensolver with a solid-state spin system under ambient conditions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.16321v1
• Date: Tue, 23 Jul 2024 09:17:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-24 17:56:16.907120
• Title: Demonstration of a variational quantum eigensolver with a solid-state spin system under ambient conditions
• Title（参考訳）: 環境条件下での固体スピン系による変分量子固有解法の実証
• Authors: Xuliang Du, Yang Shen, Zipeng Wu, Bei Zeng, Sen Yang,
• Abstract要約: 量子シミュレータは、物理系の量子的性質を利用して別の物理系を研究する能力を提供する。 変分量子固有解法アルゴリズムは分子電子構造の研究に特に有望な応用である。 スピンベースの固体量子ビットは、長いデコヒーレンス時間と高忠実度量子ゲートの利点がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.044543674753308
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum simulators offer the potential to utilize the quantum nature of a physical system to study another physical system. In contrast to conventional simulation, which experiences an exponential increase in computational complexity, quantum simulation cost increases only linearly with increasing size of the problem, rendering it a promising tool for applications in quantum chemistry. The variational-quantum-eigensolver algorithm is a particularly promising application for investigating molecular electronic structures. For its experimental implementation, spin-based solid-state qubits have the advantage of long decoherence time and high-fidelity quantum gates, which can lead to high accuracy in the ground-state finding. This study uses the nitrogen-vacancy-center system in diamond to implement the variational-quantum-eigensolver algorithm and successfully finds the eigenvalue of a specific Hamiltonian without the need for error-mitigation techniques. With a fidelity of 98.9% between the converged state and the ideal eigenstate, the demonstration provides an important step toward realizing a scalable quantum simulator in solid-state spin systems.
• Abstract（参考訳）: 量子シミュレータは、物理系の量子的性質を利用して別の物理系を研究する能力を提供する。 計算複雑性の指数的な増加を経験する従来のシミュレーションとは対照的に、量子シミュレーションのコストは問題のサイズが大きくなるにつれて直線的に増大するだけであり、量子化学の応用には有望なツールである。 変分量子固有解法アルゴリズムは分子電子構造の研究に特に有望な応用である。 その実験的実装のために、スピンベースの固体量子ビットは長いデコヒーレンス時間と高忠実度量子ゲートの利点があり、基底状態の発見において高い精度をもたらす。 本研究は, ダイヤモンド中の窒素空孔中心系を用いて, 変量量子固有解法アルゴリズムを実装し, 誤差緩和法を必要とせず, 特定のハミルトニアンの固有値の発見に成功した。 収束状態と理想固有状態の間に98.9%の忠実さを持つこのデモンストレーションは、固体スピン系におけるスケーラブルな量子シミュレータの実現に向けた重要なステップを提供する。

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