論文の概要: Digital quantum magnetism at the frontier of classical simulations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.20870v1
- Date: Wed, 26 Mar 2025 18:00:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-28 12:51:20.415741
- Title: Digital quantum magnetism at the frontier of classical simulations
- Title（参考訳）: 古典シミュレーションの最前線におけるデジタル量子磁性
- Authors: Reza Haghshenas, Eli Chertkov, Michael Mills, Wilhelm Kadow, Sheng-Hsuan Lin, Yi-Hsiang Chen, Chris Cade, Ido Niesen, Tomislav Begušić, Manuel S. Rudolph, Cristina Cirstoiu, Kevin Hemery, Conor Mc Keever, Michael Lubasch, Etienne Granet, Charles H. Baldwin, John P. Bartolotta, Matthew Bohn, Julia Cline, Matthew DeCross, Joan M. Dreiling, Cameron Foltz, David Francois, John P. Gaebler, Christopher N. Gilbreth, Johnnie Gray, Dan Gresh, Alex Hall, Aaron Hankin, Azure Hansen, Nathan Hewitt, Ross B. Hutson, Nikhil Kotibhaskar, Elliot Lehman, Dominic Lucchetti, Ivaylo S. Madjarov, Karl Mayer, Alistair R. Milne, Brian Neyenhuis, Gunhee Park, Boris Ponsioen, Peter E. Siegfried, David T. Stephen, Bruce G. Tiemann, Maxwell D. Urmey, James Walker, Andrew C. Potter, David Hayes, Garnet Kin-Lic Chan, Frank Pollmann, Michael Knap, Henrik Dreyer, Michael Foss-Feig,
- Abstract要約: 我々は量子イジングモデルのディジタル化ダイナミクスをシミュレートするためにQuantinuumのH2量子コンピュータを使用する。
達成可能なディジタル化誤差によるダイナミクスの安定性の確認に加えて,結果の局所平衡の直接的証拠を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.847645456063272
- License:
- Abstract: The utility of near-term quantum computers for simulating realistic quantum systems hinges on the stability of digital quantum matter--realized when discrete quantum gates approximate continuous time evolution--and whether it can be maintained at system sizes and time scales inaccessible to classical simulations. Here, we use Quantinuum's H2 quantum computer to simulate digitized dynamics of the quantum Ising model and observe the emergence of Floquet prethermalization on timescales where accurate simulations using current classical methods are extremely challenging (if feasible at all). In addition to confirming the stability of dynamics subject to achievable digitization errors, we show direct evidence of the resultant local equilibration by computing diffusion constants associated with an emergent hydrodynamic description of the dynamics. Our results were enabled by continued advances in two-qubit gate quality (native partial entangler fidelities of 99.94(1)%) that allow us to access circuit volumes of over 2000 two-qubit gates. This work establishes digital quantum computers as powerful tools for studying continuous-time dynamics and demonstrates their potential to benchmark classical heuristics in a regime of scale and complexity where no known classical methods are both efficient and trustworthy.
- Abstract（参考訳）: 現実的な量子システムのシミュレーションのための短期量子コンピュータの実用性は、デジタル量子物質の安定性(離散的な量子ゲートが連続時間の進化を近似するときに実現される)と、古典的なシミュレーションでは到達できないシステムサイズや時間スケールで維持できるかどうかに基づいている。
ここでは、量子イジングモデルのディジタル化ダイナミクスをシミュレートするためにQuantinuumのH2量子コンピュータを使用し、現在の古典的手法を用いた正確なシミュレーションが極めて困難である時間スケールでのフロケ予熱の出現を観測する。
達成可能な数値化誤差による力学の安定性の確認に加えて, 動的の創発的流体力学記述に伴う拡散定数の計算による局所平衡の直接的証拠を示す。
その結果,2000以上の2量子ゲートの回路容量にアクセス可能な2量子ゲート品質(固有部分エンタングルフィラリティ99.94(1)%)の継続的な向上が実現できた。
この研究は、デジタル量子コンピュータを、連続時間力学を研究するための強力なツールとして確立し、既知の古典的手法が効率的かつ信頼性に乏しいような、スケールと複雑さの体制で古典的ヒューリスティックをベンチマークする可能性を示している。
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