論文の概要: Digitized counterdiabatic quantum critical dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.15100v1
• Date: Thu, 20 Feb 2025 23:43:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-24 19:42:34.257905
• Title: Digitized counterdiabatic quantum critical dynamics
• Title（参考訳）: ジジタイズした反断熱量子臨界ダイナミクス
• Authors: Anne-Maria Visuri, Alejandro Gomez Cadavid, Balaganchi A. Bhargava, Sebastián V. Romero, András Grabarits, Pranav Chandarana, Enrique Solano, Adolfo del Campo, Narendra N. Hegade,
• Abstract要約: ディジタル化された反断熱量子プロトコルが高速クエンチ時に生じる位相欠陥の数を減らすことを実験的に実証した。 我々は、最大156量子ビットの超伝導クラウドベースの量子プロセッサを利用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.73124984242397
• License:
• Abstract: We experimentally demonstrate that a digitized counterdiabatic quantum protocol reduces the number of topological defects created during a fast quench across a quantum phase transition. To show this, we perform quantum simulations of one- and two-dimensional transverse-field Ising models driven from the paramagnetic to the ferromagnetic phase. We utilize superconducting cloud-based quantum processors with up to 156 qubits. Our data reveal that the digitized counterdiabatic protocol reduces defect formation by up to 48% in the fast-quench regime -- an improvement hard to achieve through digitized quantum annealing under current noise levels. The experimental results closely match theoretical and numerical predictions at short evolution times, before deviating at longer times due to hardware noise. In one dimension, we derive an analytic solution for the defect number distribution in the fast-quench limit. For two-dimensional geometries, where analytical solutions are unknown and numerical simulations are challenging, we use advanced matrix-product-state methods. Our findings indicate a practical way to control the topological defect formation during fast quenches and highlight the utility of counterdiabatic protocols for quantum optimization and quantum simulation in material design on current quantum processors.
• Abstract（参考訳）: ディジタル化された反断熱量子プロトコルは、量子相転移の高速クエンチ中に生じる位相欠陥の数を減らすことを実験的に実証した。 これを示すために、常磁性から強磁性相へ駆動される1次元および2次元横磁場イジングモデルの量子シミュレーションを行う。 我々は、最大156量子ビットの超伝導クラウドベースの量子プロセッサを利用する。 我々のデータによると、ディジタル化された反断熱プロトコルは、現在のノイズレベル下でのデジタル化された量子アニールにより達成し難い、高速なクエンチ状態において、欠陥生成を最大48%削減する。 実験結果は, 短い進化時間における理論的および数値的予測と密接に一致し, ハードウェアノイズにより長周期でずれる。 一次元において、高速クエンチ極限における欠陥数分布の解析解を導出する。 解析解が未知で数値シミュレーションが難しい2次元幾何学では,高度な行列積状態法を用いる。 本研究は, 高速クエンチ中のトポロジ的欠陥生成を制御し, 現在の量子プロセッサ上での材料設計において, 量子最適化と量子シミュレーションのための反断熱プロトコルの有用性を強調した。

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