論文の概要: Experimental Demonstration of Break-Even for the Compact Fermionic Encoding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.06789v1
• Date: Tue, 10 Sep 2024 18:00:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-12 17:19:05.375470
• Title: Experimental Demonstration of Break-Even for the Compact Fermionic Encoding
• Title（参考訳）: コンパクトフェルミオンエンコーディングのためのブレークエブンの実験的研究
• Authors: Ramil Nigmatullin, Kevin Hemery, Khaldoon Ghanem, Steven Moses, Dan Gresh, Peter Siegfried, Michael Mills, Thomas Gatterman, Nathan Hewitt, Etienne Granet, Henrik Dreyer,
• Abstract要約: Fermi-Hubbardモデルの実用性は数十億ドルと見積もられている。 本稿では,最近開発されたローカルエンコーディングがこの問題を克服できることを示す。 我々はこれまでで最大のフェルミオンモデルのデジタル量子シミュレーションを行った。
• 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 utility of solving the Fermi-Hubbard model has been estimated in the billions of dollars. Digital quantum computers can in principle address this task, but have so far been limited to quasi one-dimensional models. This is because of exponential overheads caused by the interplay of noise and the non-locality of the mapping between fermions and qubits. Here, we show experimentally that a recently developed local encoding can overcome this problem. We develop a new compilation scheme, called "corner hopping", that reduces the cost of simulating fermionic hopping by 42% which allows us to conduct the largest digital quantum simulations of a fermionic model to date, using a trapped ion quantum computer to prepare adiabatically the ground state of a 6 x 6 spinless Fermi-Hubbard model encoded in 48 physical qubits. We also develop two new error mitigation schemes for systems with conserved quantities, one based on local postselection and one on extrapolation of local observables. Our results suggest that Fermi-Hubbard models beyond classical simulability can be addressed by digital quantum computers without large increases in gate fidelity.
• Abstract（参考訳）: Fermi-Hubbardモデルの実用性は数十億ドルと見積もられている。 デジタル量子コンピュータは原則としてこの問題に対処できるが、これまでは準1次元モデルに限られてきた。 これは、ノイズの相互作用による指数的オーバーヘッドと、フェルミオンと量子ビット間のマッピングの非局所性に起因する。 本稿では,最近開発されたローカルエンコーディングがこの問題を克服できることを示す。 我々は,フェルミオンホッピングのシミュレーションコストを42%削減する「コーナーホッピング」と呼ばれる新しいコンパイル手法を開発した。これにより,48量子ビットで符号化された6x6スピンのフェルミ・ハバードモデルの基底状態を,捕捉されたイオン量子コンピュータを用いて,フェルミオンモデルの最大デジタル量子シミュレーションを行うことができる。 また,保存量を持つシステムに対する2つの新しいエラー軽減手法を開発し,その1つは局所的なポストセレクションに基づくもので,もう1つは局所的な可観測物の外挿に基づくものである。 以上の結果から,Fermi-Hubbardモデルは,ゲート忠実度を大きく向上させることなく,デジタル量子コンピュータで処理可能であることが示唆された。

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