論文の概要: Ground-State Preparation of the Fermi-Hubbard Model on a Quantum Computer with 2D Topology via Quantum Eigenvalue Transformation of Unitary Matrices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.18535v1
• Date: Wed, 27 Nov 2024 17:32:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-28 15:26:03.789465
• Title: Ground-State Preparation of the Fermi-Hubbard Model on a Quantum Computer with 2D Topology via Quantum Eigenvalue Transformation of Unitary Matrices
• Title（参考訳）: 単位行列の量子固有値変換による2次元トポロジーをもつ量子コンピュータ上のフェルミ-ハバードモデルの基底状態生成
• Authors: Thilo R. Müller, Manuel Geiger, Christian B. Mendl,
• Abstract要約: QETUアルゴリズムを2倍のフェルミ・ハッバードモデルに適用する。 本稿では,モデルに合わせた回路単純化を行い,フェミオンスワップネットワークにインスパイアされた9ビットグリッド型ハードウェアアーキテクチャへのマッピングを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Quantum computing holds immense promise for simulating quantum systems, a critical task for advancing our understanding of complex quantum phenomena. One of the primary goals in this domain is to accurately approximate the ground state of quantum systems. The Fermi-Hubbard model, particularly, is of profound interest due to its implications for high-temperature superconductivity and strongly correlated electron systems. The quantum eigenvalue transformation of unitary matrices (QETU) algorithm offers a novel approach for ground state estimation by utilizing a controlled Hamiltonian time evolution operator, circumventing the resource-intensive block-encoding required by previous methods. In this work, we apply the QETU algorithm to the $2 \times 2$ Fermi-Hubbard model, presenting circuit simplifications tailored to the model and introducing a mapping to a 9-qubit grid-like hardware architecture inspired by fermionic swap networks. We investigate how the selection of a favorable hardware architecture can benefit the circuit construction. Additionally, we explore the feasibility of this method under the influence of noise, focusing on its robustness and practical applicability.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、複雑な量子現象の理解を深めるための重要なタスクである量子システムをシミュレートするための大きな約束を持っている。 この領域の第一の目的は量子系の基底状態を正確に近似することである。 特にフェルミ・ハッバードモデルは高温超伝導と強い相関電子系に関係しているため、大きな関心を集めている。 単位行列(QETU)アルゴリズムの量子固有値変換は、制御されたハミルトン時間進化演算子を利用して、従来の手法で要求されるリソース集約ブロックエンコーディングを回避することによって、基底状態推定の新しいアプローチを提供する。 本研究では、QETUアルゴリズムを2ドルのフェルミ・ハバードモデルに適用し、モデルに合わせて回路を単純化し、フェルミオンスワップネットワークにインスパイアされた9ビットグリッドのようなハードウェアアーキテクチャにマッピングを導入する。 本稿では,ハードウェアアーキテクチャの選択が回路構築にどのような効果をもたらすかを検討する。 さらに,ノイズの影響下での本手法の実現可能性について検討し,その堅牢性と実用性に着目した。

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