論文の概要: A recipe for local simulation of strongly-correlated fermionic matter on quantum computers: the 2D Fermi-Hubbard model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.14543v1
- Date: Mon, 26 Aug 2024 18:00:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-28 17:51:48.945721
- Title: A recipe for local simulation of strongly-correlated fermionic matter on quantum computers: the 2D Fermi-Hubbard model
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける強相関フェルミオン物質の局所シミュレーション法:2次元フェルミ-ハバードモデル
- Authors: Arash Jafarizadeh, Frank Pollmann, Adam Gammon-Smith,
- Abstract要約: 本稿では,局所演算のみを用いて量子コンピュータ上での2次元Fermi-Hubbardモデルをシミュレーションするためのステップバイステップのレシピを提案する。
物理デバイスへの埋め込みを含むエンド・ツー・エンド・シミュレーションの詳細なレシピを提供する。
- 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: The simulation of quantum many-body systems, relevant for quantum chemistry and condensed matter physics, is one of the most promising applications of near-term quantum computers before fault-tolerance. However, since the vast majority of quantum computing technologies are built around qubits and discrete gate-based operations, the translation of the physical problem into this framework is a crucial step. This translation will often be device specific, and a suboptimal implementation will be punished by the exponential compounding of errors on real devices. The importance of an efficient mapping is already revealed for models of spinful fermions in two or three dimensions, which naturally arise when the relevant physics relates to electrons. Using the most direct and well-known mapping, the Jordan-Wigner transformation, leads to a non-local representation of local degrees of freedom, and necessities efficient decompositions of non-local unitary gates into a sequence of hardware accessible local gates. In this paper, we provide a step-by-step recipe for simulating the paradigmatic two-dimensional Fermi-Hubbard model on a quantum computer using only local operations. To provide the ingredients for such a recipe, we briefly review the plethora of different approaches that have emerged recently but focus on the Derby-Klassen compact fermion mapping in order to make our discussion concrete. We provide a detailed recipe for an end-to-end simulation including embedding on a physical device, preparing initial states such as ground states, simulation of unitary time evolution, and measurement of observables and spectral functions. We explicitly compute the resource requirements for simulating a global quantum quench and conclude by discussing the challenges and future directions for simulating strongly-correlated fermionic matter on quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 量子化学や凝縮物質物理学に関連する量子多体系のシミュレーションは、フォールトトレランス以前の量子コンピュータの最も有望な応用の1つである。
しかし、量子コンピューティング技術の大多数は、量子ビットと離散ゲートベースの演算を中心に構築されているため、物理問題のこのフレームワークへの変換は重要なステップである。
この翻訳はデバイス固有のものが多く、実際のデバイスでのエラーの指数的な合成によって最適化された実装が罰せられる。
効率的なマッピングの重要性は、2次元または3次元のスピンフルフェルミオンのモデルで既に明らかになっている。
最も直接的でよく知られた写像であるジョルダン・ウィグナー変換を用いて、局所的な自由度を非局所的に表現し、非局所ユニタリゲートをハードウェアでアクセス可能な局所ゲートの列に効率的に分解する必要がある。
本稿では,局所演算のみを用いた量子コンピュータ上での2次元Fermi-Hubbardモデルをシミュレーションするためのステップバイステップのレシピを提案する。
このようなレシピの材料として,最近出現した様々なアプローチを概観するが,議論を具体化するために,ダービー・クラッセンのコンパクトフェルミオンマッピングに焦点をあてる。
本稿では,物理デバイスへの埋め込み,基底状態などの初期状態の生成,一元的時間進化のシミュレーション,可観測物とスペクトル関数の測定など,エンド・ツー・エンドシミュレーションの詳細なレシピを提案する。
我々は、グローバル量子クエンチをシミュレートするためのリソース要件を明示的に計算し、量子コンピュータ上で強相関性フェルミオン物質をシミュレートするための課題と今後の方向性を議論することで結論付ける。
関連論文リスト
- Quantum simulation of Fermi-Hubbard model based on transmon qudit
interaction [0.0]
このような複雑さを克服するために、クォーディットを用いた新しい量子シミュレーション手法を導入する。
まず、Qudit Fermionic Mapping (QFM) を実演し、qubit-based approach に関連する符号化コストを削減した。
次に、結果として得られるマヨラナ作用素を物理的一乗および二立方乗ゲートの観点で解釈することで、写像付きハミルトニアンのユニタリ進化を記述する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-02T09:10:40Z) - Simulating 2D lattice gauge theories on a qudit quantum computer [2.2246996966725305]
二次元格子型量子電磁力学の基本構成ブロックの性質の量子計算を行う。
これは、トラップイオンのqudit量子プロセッサを使用することで可能となる。
クイディットは、自然に高次元であるゲージ場を記述するのに理想的に適している。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-18T17:06:35Z) - Quantum data learning for quantum simulations in high-energy physics [55.41644538483948]
本研究では,高エネルギー物理における量子データ学習の実践的問題への適用性について検討する。
我々は、量子畳み込みニューラルネットワークに基づくアンサッツを用いて、基底状態の量子位相を認識できることを数値的に示す。
これらのベンチマークで示された非自明な学習特性の観察は、高エネルギー物理学における量子データ学習アーキテクチャのさらなる探求の動機となる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-29T18:00:01Z) - Fermion-qudit quantum processors for simulating lattice gauge theories
with matter [0.0]
我々は、一般ゲージ理論の力学をデジタル的にシミュレートするために共設計された、完全なRydberg型アーキテクチャを提示する。
非アーベルゲージ場で束縛されたフェルミオン性物質成分からなるハドロンの調製方法を示す。
どちらの場合も、必要なリソースを推定し、量子デバイスを用いて実験的な関連量を計算する方法を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-15T15:12:26Z) - Fermionic quantum processing with programmable neutral atom arrays [0.539215791790606]
多体フェルミオン系の特性をシミュレーションすることは、物質科学、量子化学、粒子物理学に関連する卓越した計算課題である。
本稿では、フェルミオンモデルがフェルミオンレジスタに符号化され、フェルミオンゲートを用いてハードウェア効率よくシミュレートされるフェルミオン量子プロセッサを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-13T10:35:48Z) - Recompilation-enhanced simulation of electron-phonon dynamics on IBM
Quantum computers [62.997667081978825]
小型電子フォノン系のゲートベース量子シミュレーションにおける絶対的資源コストについて考察する。
我々は、弱い電子-フォノン結合と強い電子-フォノン結合の両方のためのIBM量子ハードウェアの実験を行う。
デバイスノイズは大きいが、近似回路再コンパイルを用いることで、正確な対角化に匹敵する電流量子コンピュータ上で電子フォノンダイナミクスを得る。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-16T19:00:00Z) - Simulating the Mott transition on a noisy digital quantum computer via
Cartan-based fast-forwarding circuits [62.73367618671969]
動的平均場理論(DMFT)は、ハバードモデルの局所グリーン関数をアンダーソン不純物のモデルにマッピングする。
不純物モデルを効率的に解くために、量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムが提案されている。
この研究は、ノイズの多いデジタル量子ハードウェアを用いたMott相転移の最初の計算を提示する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-10T17:32:15Z) - Hardware-Efficient, Fault-Tolerant Quantum Computation with Rydberg
Atoms [55.41644538483948]
我々は中性原子量子コンピュータにおいてエラー源の完全な特徴付けを行う。
計算部分空間外の状態への原子量子ビットの崩壊に伴う最も重要なエラーに対処する,新しい,明らかに効率的な手法を開発した。
我々のプロトコルは、アルカリ原子とアルカリ原子の両方にエンコードされた量子ビットを持つ最先端の中性原子プラットフォームを用いて、近い将来に実装できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-27T23:29:53Z) - Error mitigation and quantum-assisted simulation in the error corrected
regime [77.34726150561087]
量子コンピューティングの標準的なアプローチは、古典的にシミュレート可能なフォールトトレラントな演算セットを促進するという考え方に基づいている。
量子回路の古典的準確率シミュレーションをどのように促進するかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-12T20:58:41Z) - Information Scrambling in Computationally Complex Quantum Circuits [56.22772134614514]
53量子ビット量子プロセッサにおける量子スクランブルのダイナミクスを実験的に検討する。
演算子の拡散は効率的な古典的モデルによって捉えられるが、演算子の絡み合いは指数関数的にスケールされた計算資源を必要とする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-21T22:18:49Z) - An application benchmark for fermionic quantum simulations [0.0]
化学と物質科学における相関フェルミオンのシミュレーションは、量子プロセッサの最初の実用的な応用の1つであることが期待されている。
本稿では,1次元Fermi-Hubbardモデルを用いて,短期量子デバイス上での変動量子シミュレーションのベンチマークを行う。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-04T02:23:16Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。