論文の概要: Robust analog quantum simulators by quantum error-detecting codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.07764v1
• Date: Tue, 10 Dec 2024 18:58:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-11 14:36:28.584983
• Title: Robust analog quantum simulators by quantum error-detecting codes
• Title（参考訳）: 量子誤り検出符号によるロバストアナログ量子シミュレータ
• Authors: Yingkang Cao, Suying Liu, Haowei Deng, Zihan Xia, Xiaodi Wu, Yu-Xin Wang,
• Abstract要約: 誤差耐性ハミルトンシミュレーションのレシピを提供し、局所的な2ドルの通勤ハミルトニアンだけで安定化された励起符号化部分空間を利用する。 私たちの方法は、システムサイズにスケールするペナルティ条件のみを必要とするため、スケーラブルです。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 22.034646136056804
• License:
• Abstract: Achieving noise resilience is an outstanding challenge in Hamiltonian-based quantum computation. To this end, energy-gap protection provides a promising approach, where the desired quantum dynamics are encoded into the ground space of a penalty Hamiltonian that suppresses unwanted noise processes. However, existing approaches either explicitly require high-weight penalty terms that are not directly accessible in current hardware, or utilize non-commuting $2$-local Hamiltonians, which typically leads to an exponentially small energy gap. In this work, we provide a general recipe for designing error-resilient Hamiltonian simulations, making use of an excited encoding subspace stabilized by solely $2$-local commuting Hamiltonians. Our results thus overcome a no-go theorem previously derived for ground-space encoding that prevents noise suppression schemes with such Hamiltonians. Importantly, our method is scalable as it only requires penalty terms that scale polynomially with system size. To illustrate the utility of our approach, we further apply this method to a variety of $1$- and $2$-dimensional many-body spin models, potentially extending the duration of high-fidelity simulation by orders of magnitude in current hardware.
• Abstract（参考訳）: ノイズレジリエンスの達成は、ハミルトンベースの量子計算において顕著な課題である。 この目的のために、エネルギーギャップ保護は、所望の量子力学が不要なノイズ過程を抑制するハミルトニアンの基底空間に符号化される、有望なアプローチを提供する。 しかし、既存のアプローチでは、現行のハードウェアでは直接アクセスできない高額のペナルティ項を明示的に要求するか、非可換な2ドルの局所ハミルトニアンを利用するかのいずれかで、通常は指数関数的に小さなエネルギーギャップが生じる。 本研究は,2ドルの局所通勤ハミルトニアンだけで安定化された励起符号化部分空間を用いて,誤差耐性ハミルトニアンシミュレーションを設計するための一般的なレシピを提供する。 この結果から,このようなハミルトニアンによる雑音抑圧スキームを防止した地上空間符号化のために導出されたNo-go定理を克服した。 重要な点として,本手法はシステムサイズと多項式的にスケールするペナルティ項のみを必要とするため,スケーラブルである。 提案手法の有効性を説明するため,本手法を多次元多体スピンモデル1ドルおよび2ドルの多体スピンモデルに適用し,現行ハードウェアの桁差による高忠実度シミュレーションの期間を延長する可能性がある。

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