論文の概要: Quantum Simulation of the Dicke-Ising Model via Digital-Analog Algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.14285v1
• Date: Wed, 18 Dec 2024 19:28:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-20 13:29:41.475213
• Title: Quantum Simulation of the Dicke-Ising Model via Digital-Analog Algorithms
• Title（参考訳）: ディジタル・アナログ・アルゴリズムによるディック・イジングモデルの量子シミュレーション
• Authors: Dmitriy S. Shapiro, Yannik Weber, Tim Bode, Frank K. Wilhelm, Dmitry Bagrets,
• Abstract要約: そこで我々はDicke-Isingモデルのためのディジタルアナログ量子シミュレータを提案する。 本研究では,フィールド理論を用いて,システムの自由エネルギー景観を解析する。 我々は、量子ビットと光子自由度をアンタングルするデジタルアナログ量子アルゴリズムを開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The Dicke-Ising model, one of the few paradigmatic models of matter-light interaction, exhibits a superradiant quantum phase transition above a critical coupling strength. However, in natural optical systems, its experimental validation is hindered by a "no-go theorem''. Here, we propose a digital-analog quantum simulator for this model based on an ensemble of interacting qubits coupled to a single-mode photonic resonator. We analyze the system's free energy landscape using field-theoretical methods and develop a digital-analog quantum algorithm that disentangles qubit and photon degrees of freedom through a parity-measurement protocol. This disentangling enables the emulation of a photonic Schr\"odinger cat state, which is a hallmark of the superradiant ground state in finite-size systems and can be unambiguously probed through the Wigner tomography of the resonator's field.
• Abstract（参考訳）: 物質-光相互作用の数少ないパラダイムモデルの一つであるディック・イシングモデルは、臨界結合強度以上の超ラジカル量子相転移を示す。 しかし、自然光学系では、実験的な検証は「ノーゴー定理」によって妨げられる。 本稿では,単一モードフォトニック共振器に結合した相互作用量子ビットのアンサンブルに基づく,このモデルのためのディジタルアナログ量子シミュレータを提案する。 フィールド理論法を用いてシステムの自由エネルギー景観を解析し、パリティ測定プロトコルを用いて量子ビットと光子自由度をアンタングルするデジタルアナログ量子アルゴリズムを開発する。 この解離は、有限サイズの系における超ラジカル基底状態の指標であるフォトニックなSchr\"odinger cat stateのエミュレーションを可能にし、共振器場のウィグナートモグラフィーを通して不明瞭に探究することができる。

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