論文の概要: Stabilizer-Accelerated Quantum Many-Body Ground-State Estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.02923v2
• Date: Thu, 15 May 2025 18:13:50 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-19 14:36:13.065198
• Title: Stabilizer-Accelerated Quantum Many-Body Ground-State Estimation
• Title（参考訳）: 安定化器付量子多体基底状態推定
• Authors: Caroline E. P. Robin,
• Abstract要約: 本研究では,多体形状の集合性の出現を説明するために,安定体形式,特に高絡み状態の安定化体をどう扱うかを検討する。 得られた安定化剤基底状態は、二粒子および集合多粒子の絡み合い特性の両方をかなり捉えている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate how the stabilizer formalism, in particular highly-entangled stabilizer states, can be used to describe the emergence of many-body shape collectivity from individual constituents, in a symmetry-preserving and classically efficient way. The method that we adopt is based on determining an optimal separation of the Hamiltonian into a stabilizer component and a residual part inducing non-stabilizerness. The corresponding stabilizer ground state is efficiently prepared using techniques of graph states and stabilizer tableaux. We demonstrate this technique in context of the Lipkin-Meshkov-Glick model, a fully-connected spin system presenting a second order phase transition from spherical to deformed state. The resulting stabilizer ground state is found to capture to a large extent both bi-partite and collective multi-partite entanglement features of the exact solution in the region of large deformation. We also explore several methods for injecting non-stabilizerness into the system, including ADAPT-VQE, and imaginary-time evolution (ITE) techniques. Stabilizer ground states are found to accelerate ITE convergence due to a larger overlap with the exact ground state. While further investigations are required, the present work suggests that collective features may be associated with high but simple large-scale entanglement which can be captured by stabilizer states, while the interplay with single-particle motion may be responsible for inducing non-stabilizerness. This study motivates applications of the proposed approach to more realistic quantum many-body systems, whose stabilizer ground states can be used in combinations with powerful classical many-body techniques and/or quantum methods.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, 安定状態, 特に高絡み合った安定状態が, 対称性を保ち, 古典的に効率的な方法で, 個々の構成成分から多体形状の集合性の出現を記述するためにどのように用いられるかを検討する。 私たちが採用する手法は、ハミルトンの最適分離を安定化成分と非安定度を誘導する残部に決定することに基づいている。 対応する安定化器基底状態は、グラフ状態と安定化器表法を用いて効率的に調製される。 球面から変形状態への2次相転移を示す完全連結スピン系であるLipkin-Meshkov-Glickモデルを用いて,この手法を実証する。 得られた安定化剤基底状態は、大きな変形領域における正確な解の両粒子および集合多粒子の絡み合い特性を広範囲に捉えている。 また, ADAPT-VQEやITE技術など, システムに非安定化剤を注入する方法についても検討する。 安定化剤基底状態は、正確な基底状態との重なりが大きいため、ITT収束を加速する。 さらなる調査が必要であるが, 本研究は, 単一粒子運動との相互作用が非安定化剤を誘導する原因となりうる一方で, 安定剤状態によって捕捉できるような, 大規模かつ単純な絡み合いに, 集合的特徴が関連している可能性を示唆している。 この研究は、より現実的な量子多体システムへの提案されたアプローチの適用を動機付け、安定した基底状態は、強力な古典的な多体技術や/または量子的手法と組み合わせて利用することができる。

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