論文の概要: Lindblad engineering for quantum Gibbs state preparation under the eigenstate thermalization hypothesis

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.17706v1
• Date: Mon, 23 Dec 2024 16:35:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-24 15:57:21.108396
• Title: Lindblad engineering for quantum Gibbs state preparation under the eigenstate thermalization hypothesis
• Title（参考訳）: 固有状態熱化仮説に基づく量子ギブス状態生成のためのリンドブラッド工学
• Authors: Eric Brunner, Luuk Coopmans, Gabriel Matos, Matthias Rosenkranz, Frederic Sauvage, Yuta Kikuchi,
• Abstract要約: 量子ギブス状態生成アルゴリズムにおけるリンドブラッド工学の最近の進歩に基づき、固有状態熱化仮説(ETH)の下で効率的であることが示される単純化されたプロトコルを提案する。 現実のリンドブラッド力学は、偏極ノイズに対するレジリエンスを示し、量子コンピュータにおける最初のデモンストレーションへの道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4040782475977877
• License:
• Abstract: Building upon recent progress in Lindblad engineering for quantum Gibbs state preparation algorithms, we propose a simplified protocol that is shown to be efficient under the eigenstate thermalization hypothesis (ETH). The ETH reduces circuit overhead of the Lindblad simulation algorithm and ensures a fast convergence toward the target Gibbs state. Moreover, we show that the realized Lindblad dynamics exhibits resilience against depolarizing noise, opening up the path to a first demonstration on quantum computers. We complement our claims with numerical studies of the algorithm's convergence in various regimes of the mixed-field Ising model. In line with our predictions, we observe a mixing time scaling polynomially with system size when the ETH is satisfied. In addition, we assess the impact of algorithmic and hardware-induced errors on the algorithm's performance by carrying out quantum circuit simulations of our Lindblad simulation protocol with realistic noise models. This work bridges the gap between recent theoretical advances in Gibbs state preparation algorithms and their eventual quantum hardware implementation.
• Abstract（参考訳）: 量子ギブス状態生成アルゴリズムにおけるリンドブラッド工学の最近の進歩に基づき、固有状態熱化仮説(ETH)の下で効率的であることが示されている単純化されたプロトコルを提案する。 ETHはリンドブラッドシミュレーションアルゴリズムの回路オーバーヘッドを低減し、ターゲットギブス状態への高速収束を保証する。 さらに、現実のリンドブラッド力学は、偏極ノイズに対するレジリエンスを示し、量子コンピュータ上での最初のデモンストレーションへの道を開く。 我々は、混合場イジングモデルの様々な状態におけるアルゴリズムの収束に関する数値的研究で、我々の主張を補完する。 予測値に従って,ETHが満たされたとき,システムサイズと多項式の混合時間のスケーリングを観測する。 さらに、現実的な雑音モデルを用いたリンドブラッドシミュレーションプロトコルの量子回路シミュレーションを行うことにより、アルゴリズムおよびハードウェアによるエラーがアルゴリズムの性能に与える影響を評価する。 この研究は、ギブス状態準備アルゴリズムの最近の理論的進歩と、その最終的な量子ハードウェア実装とのギャップを埋めるものである。

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