論文の概要: Variational Quantum Simulation of the Interacting Schwinger Model on a Trapped-Ion Quantum Processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.20824v1
• Date: Tue, 29 Apr 2025 14:43:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:54.941849
• Title: Variational Quantum Simulation of the Interacting Schwinger Model on a Trapped-Ion Quantum Processor
• Title（参考訳）: トラップした1オン量子プロセッサ上での相互作用するシュウィンガーモデルの変分量子シミュレーション
• Authors: Christian Melzer, Stephan Schuster, Diego Alberto Olvera Millán, Janine Hilder, Ulrich Poschinger, Karl Jansen, Ferdinand Schmidt-Kaler,
• Abstract要約: 本研究では、量子色力学にインスパイアされた玩具モデルであるマルチフレーバー格子シュウィンガーモデルについて検討する。 我々は、量子プロセッサ上で実行されるパラメトリック量子回路を用いて、モデルの異なるパラメータ状態の基底状態を特定する。 得られた状態は量子状態トモグラフィーによって分析され、出力状態における相関などの特性がどのように変化するかを明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.47874938214435
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Simulations in high-energy physics are currently emerging as an application of noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computers. In this work, we explore the multi-flavor lattice Schwinger model - a toy model inspired by quantum chromodynamics - in one spatial dimension and with nonzero chemical potential by means of variational quantum simulation on a shuttling-based trapped-ion quantum processor. This fermionic problem becomes intractable for classical numerical methods even for small system sizes due to the notorious sign problem. We employ a parametric quantum circuit executed on our quantum processor to identify ground states in different parameter regimes of the model, mapping out a quantum phase transition which is the hallmark feature of the model. The resulting states are analyzed via quantum state tomography, to reveal how characteristic properties such as correlations in the output state change across the phase transition. Moreover, we use the results to determine the phase boundaries of the model.
• Abstract（参考訳）: 高エネルギー物理学におけるシミュレーションは、現在、ノイズの多い中間スケール量子コンピュータ(NISQ)の応用として登場している。 本研究では,量子色力学に着想を得たマルチフレーバー格子シュウィンガーモデルを,シャットリングをベースとした量子プロセッサ上での変分量子シミュレーションにより,一次元および非ゼロケミカルポテンシャルで探索する。 このフェルミオン問題は、悪名高い符号問題により、小さなシステムサイズであっても古典的な数値法では難解となる。 我々は、量子プロセッサ上で実行されるパラメトリック量子回路を用いて、モデルの異なるパラメータ状態の基底状態を特定し、モデルの目印となる量子位相遷移をマッピングする。 得られた状態は量子状態トモグラフィーによって分析され、位相遷移における出力状態の相関などの特性がどう変化するかを明らかにする。 さらに,結果を用いてモデルの位相境界を決定する。

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