論文の概要: Simulating a quasiparticle on a quantum device

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.08545v1
• Date: Fri, 13 Sep 2024 05:39:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-16 17:38:31.031436
• Title: Simulating a quasiparticle on a quantum device
• Title（参考訳）: 量子デバイス上での準粒子のシミュレーション
• Authors: Rimika Jaiswal, Izabella Lovas, Leon Balents,
• Abstract要約: 相互作用する量子多体系における準粒子励起を探索するための変分法を提案する。 提案アルゴリズムは, 1次元横フィールドイジングチェーン上で行った数値シミュレーションによりベンチマークを行う。 VQEで構築した局所準粒子状態は、準粒子の全バンド上でアクセス可能な情報を含むことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: We propose a variational approach to explore quasiparticle excitations in interacting quantum many-body systems, motivated by the potential in leveraging near-term noisy intermediate scale quantum devices for quantum state preparation. By exploiting translation invariance and potentially other abelian symmetries of the many-body Hamiltonian, we extend the variational quantum eigensolver (VQE) approach to construct spatially localized quasiparticle states that encode information on the whole excited band, allowing us to achieve quantum parallelism. We benchmark the proposed algorithm via numerical simulations performed on the one-dimension transverse field Ising chain. We show that VQE can capture both the magnon quasiparticles of the paramagnetic phase, and the topologically non-trivial domain wall excitations in the ferromagnetic regime. We show that the localized quasiparticle states constructed with VQE contain accessible information on the full band of quasiparticles, and provide valuable insight into the way interactions renormalize the bare spin flip or domain wall excitations of the simple, trivially solvable limits of the model. These results serve as important theoretical input towards utilizing quantum simulators to directly access the quasiparticles of strongly interacting quantum systems, as well as to gain insight into crucial experimentally measured properties directly determined by the nature of these quasiparticles.
• Abstract（参考訳）: 量子多体系における準粒子励起を探索するための変分的手法を提案する。 多体ハミルトニアンの変換不変性やその他のアーベル対称性を利用することで、空間局在準粒子状態を構築するための変分量子固有解法(VQE)のアプローチを拡張し、励起帯域全体の情報を符号化し、量子並列性を実現する。 提案アルゴリズムは, 1次元横フィールドイジングチェーン上で行った数値シミュレーションによりベンチマークを行う。 VQEは、常磁性相のマグノン準粒子と、強磁性系におけるトポロジカルに非自明な磁壁励起の両方を捕捉できることを示す。 VQEで構築した局所準粒子状態は、準粒子の完全なバンド上のアクセス可能な情報を含み、相互作用がモデルの単純で自明に解ける極限の素スピンフリップやドメイン壁励起を正規化する方法に関する貴重な知見を提供する。 これらの結果は、量子シミュレータを利用して、強く相互作用する量子系の準粒子に直接アクセスし、これらの準粒子の性質によって直接決定される重要な実験的性質について洞察を得るための重要な理論的入力となる。

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