論文の概要: Variational quantum thermalizers based on weakly-symmetric nonunitary multi-qubit operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.09698v1
• Date: Thu, 13 Feb 2025 19:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-17 14:45:38.481226
• Title: Variational quantum thermalizers based on weakly-symmetric nonunitary multi-qubit operations
• Title（参考訳）: 弱対称非単位多ビット演算に基づく変分量子熱分解器
• Authors: Elias Zapusek, Kristina Kirova, Walter Hahn, Michael Marthaler, Florentin Reiter,
• Abstract要約: 変分量子熱分解器(VQTs)は、与えられたハミルトニアンの熱(ギブ)状態を生成する。 現在のアルゴリズムは、ターゲット状態が不純だが絡み合いを示す中間温度で苦労している。 弱い対称性を利用するマルチキュービット非単位演算を考案し,アルゴリズムの性能を向上する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We propose incorporating multi-qubit nonunitary operations in Variational Quantum Thermalizers (VQTs). VQTs are hybrid quantum-classical algorithms that generate the thermal (Gibbs) state of a given Hamiltonian, with applications in quantum algorithms and simulations. However, current algorithms struggle at intermediate temperatures, where the target state is nonpure but exhibits entanglement. We devise multi-qubit nonunitary operations that harness weak symmetries and thereby improve the performance of the algorithm. Utilizing dissipation engineering, we create these nonunitary multi-qubit operations without the need for measurements or additional qubits. To train the ansatz, we develop and benchmark novel methods for entropy estimation of quantum states, expanding the toolbox for quantum state characterization. We demonstrate that our approach can prepare thermal states of paradigmatic spin models at all temperatures. Our work thus creates new opportunities for simulating open quantum many-body systems.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,変分量子サーモライザ(VQT)にマルチキュービットの非単位演算を導入することを提案する。 VQTは、与えられたハミルトニアンの熱(ギブ)状態を生成するハイブリッド量子古典アルゴリズムであり、量子アルゴリズムやシミュレーションに応用されている。 しかし、現在のアルゴリズムは、ターゲット状態が不純だが絡み合いを示す中間温度で苦労している。 弱い対称性を利用するマルチキュービット非単位演算を考案し,アルゴリズムの性能を向上する。 散逸工学を利用して、測定や追加のキュービットを必要とせずに、これらの非単位のマルチキュービット演算を作成する。 本研究では,量子状態のエントロピー推定のための新しい手法を開発し,量子状態のキャラクタリゼーションのためのツールボックスを拡張した。 我々は,全ての温度で,パラダイムスピンモデルの温度状態を作成することができることを示した。 これにより、オープンな量子多体系をシミュレートする新たな機会が生まれる。

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