論文の概要: Efficiently preparing chiral states via fermionic cooling on bosonic quantum hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.02177v2
• Date: Sun, 30 Mar 2025 12:59:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-01 19:35:56.64941
• Title: Efficiently preparing chiral states via fermionic cooling on bosonic quantum hardware
• Title（参考訳）: ボゾン量子ハードウェア上でのフェルミオン冷却によるキラル状態の効率的調製
• Authors: Gilad Kishony, Mark S. Rudner, Erez Berg,
• Abstract要約: 本稿では, 強磁性体量子シミュレータ上でのフェルミオンハミルトニアンの低エネルギー状態を生成するための効率的なプロトコルを提案する。 我々のプロトコルはノイズの存在下で良好に動作し、短期量子デバイス上での実行に適している。
• 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: Simulating many-body systems is one of the most promising applications of near-term quantum computers. An important open question is how to efficiently prepare the ground states of arbitrary fermionic Hamiltonians, especially those with nontrivial topology. Here, we propose an efficient protocol for preparing low-energy states of fermionic Hamiltonians on a noisy bosonic quantum simulator by adiabatic cooling using a simulated bath. We arrange the couplings such that the simulated system and bath together obtain a local fermionic description in which fermionic excitations can be extracted individually, via coherent hopping to the bath, rather than in pairs as would otherwise be required by fermion parity conservation. This approach thus achieves a linear (rather than quadratic) scaling of the cooling rate vs. excitation density at low densities. We show that certain topological phases such as the chiral (non-Abelian) phase of the Kitaev honeycomb model can be prepared efficiently using our protocol. Our protocol performs favorably in the presence of noise, making it suitable for execution on near-term quantum devices.
• Abstract（参考訳）: マルチボディシステムのシミュレーションは、短期量子コンピュータの最も有望な応用の1つである。 重要なオープンな問題は、任意のフェルミオンハミルトニアンの基底状態、特に非自明な位相を持つ状態をどのように効率的に準備するかである。 そこで本研究では, 模擬浴を用いた断熱冷却により, 強磁性体量子シミュレータ上でのフェルミオンハミルトニアンの低エネルギー状態を作成するための効率的なプロトコルを提案する。 本研究では, 模擬系と浴室を結合させて, フェミオンの励起を個別に抽出できる局所フェルミオン記述を, フェミオンのパリティ保存に必要となるようなペアではなく, コヒーレントホッピングにより浴室へ引き出すように構成する。 このアプローチは低密度での冷却速度と励起密度の2次スケーリングを実現する。 我々は,北エフハニカムモデルのキラル(非アベリア)相などのトポロジ的位相を効率的に作成できることを,このプロトコルを用いて示す。 我々のプロトコルはノイズの存在下で良好に動作し、短期量子デバイス上での実行に適している。

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