論文の概要: Robust Simulations of Many-Body Symmetry-Protected Topological Phase Transitions on a Quantum Processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.08776v1
• Date: Tue, 11 Mar 2025 18:00:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-13 21:17:52.494186
• Title: Robust Simulations of Many-Body Symmetry-Protected Topological Phase Transitions on a Quantum Processor
• Title（参考訳）: 量子プロセッサ上での多体対称性によるトポロジカル相転移のロバストシミュレーション
• Authors: Ruizhe Shen, Tianqi Chen, Bo Yang, Yin Zhong, Ching Hua Lee,
• Abstract要約: トポロジーと対称性は物質の量子相を特徴づける上で重要な役割を果たす。 近年の進歩により、多体系における対称性保護トポロジカル(SPT)相が明らかにされている。 量子コンピュータ上でのIsing-clusterモデルの多体基底状態のロバストなシミュレーションを実演する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.515748475237134
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Topology and symmetry play critical roles in characterizing quantum phases of matter. Recent advancements have unveiled symmetry-protected topological (SPT) phases in many-body systems as a unique class of short-range entangled states, notable for their nontrivial edge modes and characteristic ground-state entanglement gap. In this study, we demonstrate the robust simulation of many-body ground states of an Ising-cluster model on a quantum computer. By employing the method of quantum imaginary-time evolution (QITE) combined with enhanced zero-noise extrapolation techniques, we achieve accurate measurements of the transition between trivial and cluster SPT phases. Furthermore, we measured the characteristic edge modes and their associated topological entanglement properties, such as the second R\'enyi entropy, reduced density matrix, and entanglement spectral gap. Our work demonstrates the potential of using QITE in investigating sophisticated quantum phase transitions and critical phenomena on quantum computers.
• Abstract（参考訳）: トポロジーと対称性は物質の量子相を特徴づける上で重要な役割を果たす。 近年の進歩により、多体系における対称性保護トポロジカル(SPT)相は、非自明なエッジモードと特徴的な基底状態の絡み合いを特徴とする短距離絡み合い状態のユニークなクラスとして明らかにされている。 本研究では,量子コンピュータ上でのIsing-clusterモデルの多体基底状態のロバストなシミュレーションを実演する。 量子想像時間進化法(QITE)と拡張ゼロノイズ外挿法を組み合わせることで、自明なSPT相とクラスターSPT相の遷移を正確に測定する。 さらに, 2次R'enyiエントロピー, 密度行列の低減, 絡み合いスペクトルギャップなどの特徴的エッジモードとその関連するトポロジ的絡み合い特性を測定した。 我々の研究は、量子コンピュータにおける高度な量子相転移と臨界現象の研究にQITEを用いることの可能性を示す。

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