論文の概要: Fault-tolerant quantum simulation of generalized Hubbard models
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.10314v1
- Date: Fri, 17 Jan 2025 17:37:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-20 13:58:56.545563
- Title: Fault-tolerant quantum simulation of generalized Hubbard models
- Title（参考訳）: 一般化ハバードモデルのフォールトトレラント量子シミュレーション
- Authors: Andreas Juul Bay-Smidt, Frederik Ravn Klausen, Christoph Sünderhauf, Róbert Izsák, Gemma C. Solomon, Nick S. Blunt,
- Abstract要約: ハバードモデルのような強相互作用の強いフェルミオン系の量子シミュレーションは、初期のフォールトトレラントな量子コンピューティングアプリケーションにとって有望な候補である。
本稿では,任意の格子上のハバードモデルのシミュレーションを可能にする,プラケットトロッタライゼーション(PLAQ)の一般化であるタイルトロッタライゼーションを提案する。
本研究では,ヘキサゴナル格子および周期的六角格子上のハバードモデルをシミュレートするためのタイルトロッタライゼーションの適用,ゲートコストの解析,およびトロッタ誤差評価のための通勤者境界の提供について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum simulations of strongly interacting fermionic systems, such as those described by the Hubbard model, are promising candidates for useful early fault-tolerant quantum computing applications. This paper presents Tile Trotterization, a generalization of plaquette Trotterization (PLAQ), which allows simulation of Hubbard models on arbitrary lattices and provides a framework that enables the simulation of more complex models, including the extended Hubbard model and the PPP model. We consider applications of Tile Trotterization to simulate Hubbard models on hexagonal lattice fragments and periodic hexagonal lattices, analyze gate costs, and provide commutator bounds for evaluating Trotter errors, including new commutator bounds for the extended Hubbard model. We compare the resource requirements of Tile Trotterization for performing quantum phase estimation to a qubitization-based approach, which we optimize for the hexagonal lattice Hubbard model, and demonstrate that Tile Trotterization scales more efficiently with system size. These advancements significantly broaden the potential applications of early fault-tolerant quantum computers to models of practical interest in materials research and organic chemistry.
- Abstract（参考訳）: ハバードモデルのような強相互作用の強いフェルミオン系の量子シミュレーションは、初期のフォールトトレラントな量子コンピューティングアプリケーションにとって有望な候補である。
本稿では,任意の格子上のハバードモデルのシミュレーションを可能にするPlatquette Trotterization(PLAQ)の一般化であるTile Trotterizationを提案し,拡張されたハバードモデルやPPPモデルを含むより複雑なモデルのシミュレーションを可能にするフレームワークを提供する。
本研究では,ヘキサゴナル格子および周期的六角格子上のハバードモデルをシミュレートし,ゲートコストを解析し,拡張ハバードモデルに対する新しい通勤者境界を含むトロッター誤差を評価するための通勤者境界を提供するためのタイルトロッタ化の適用について検討する。
量子位相推定を行うTile Trotterizationのリソース要件を量子化に基づくアプローチと比較し、ヘキサゴナル格子Hubbardモデルに最適化し、Tile Trotterizationがシステムサイズに合わせてより効率的にスケールできることを実証する。
これらの進歩は、初期のフォールトトレラント量子コンピュータの材料研究と有機化学への実践的関心のモデルへの潜在的な応用を大きく広げた。
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