論文の概要: Transmon qutrit-based simulation of spin-1 AKLT systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.19786v1
• Date: Fri, 27 Dec 2024 18:32:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-30 17:24:55.491263
• Title: Transmon qutrit-based simulation of spin-1 AKLT systems
• Title（参考訳）: Transmon qutritによるスピン-1 AKLT系のシミュレーション
• Authors: Keerthi Kumaran, Faisal Alam, Norhan Eassa, Kaelyn Ferris, Xiao Xiao, Lukasz Cincio, Nicholas Bronn, Arnab Banerjee,
• Abstract要約: 量子回路は、興味のある系が局所的な次元が3である場合、全体の回路深さ、すなわちノイズを低減するのに役立つ。 そこで本研究では,パルスゲートを低誤り率に校正し,トランスモンクォートを得る。 我々はこれらのクォートリットを用いて、多くの興味深い現象を示す1次元スピン-1 AKLT状態のシミュレートを行う。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6737513389065968
• License:
• Abstract: Qutrit-based quantum circuits could help reduce the overall circuit depths, and hence the noise, when the system of interest has local dimension of three. Accessing second excited states in superconducting transmons provides a straightforward hardware realization of three-level systems, or qutrits, useful for such ternary encoding. In this work, we successfully calibrate pulse gates to a low error rate to obtain transmon qutrits. We use these qutrits to simulate one-dimensional spin-1 AKLT states (Affleck, Lieb, Kennedy, and Tasaki) which exhibit a multitude of interesting phenomena such as topologically protected ground states, string order and the existence of a robust Berry phase. We demonstrate the efficacy of qutrit-based simulation by preparing high-fidelity ground states of the AKLT Hamiltonian with open boundaries for various chain lengths. We then use ground state preparations of the perturbed AKLT Hamiltonian with periodic boundaries to calculate the Berry phase and illustrate non-trivial ground state topology. We further present scalable methods for preparing the AKLT state and computing its Berry phase, and use tensor network simulations to establish the advantage of qutrit-based implementation over qubit-based ones in the presence of noise. Our work provides a pathway toward more general spin-1 physics simulations using transmon qutrits, with applications in chemistry, magnetism, and topological phases of matter.
• Abstract（参考訳）: 量子回路は、興味のある系が局所的な次元が3である場合、全体の回路深さ、すなわちノイズを低減するのに役立つ。 超伝導トランスモンにおける第2の励起状態へのアクセスは、三重項符号化に有用な三重項系(または四重項系)の単純なハードウェア実現をもたらす。 本研究では,パルスゲートを低誤り率に校正し,トランスモンクエットを得る。 我々はこれらの石英を用いて、1次元のスピン-1 AKLT状態(Affleck, Lieb, Kennedy, Tasaki)をシミュレートする。 種々の鎖長の開境界を持つAKLTハミルトニアンの高忠実基底状態を作成することにより、クォートに基づくシミュレーションの有効性を実証する。 次に、周期境界を持つ摂動型AKLTハミルトニアンの基底状態準備を用いて、ベリー位相を計算し、非自明な基底状態位相を記述する。 さらに、AKLT状態の生成とBerry位相の計算のためのスケーラブルな手法を提案し、ノイズの存在下での量子ビットベースよりも量子ビットベースの実装の利点を確立するためにテンソルネットワークシミュレーションを使用する。 我々の研究は、トランモン四重項を用いたより一般的なスピン1物理シミュレーションへの経路を提供し、化学、磁性、トポロジカルな物質相に応用する。

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