論文の概要: Quantum Utility-Scale Error Mitigation for Quantum Quench Dynamics in Heisenberg Spin Chains

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20125v1
• Date: Wed, 25 Jun 2025 04:33:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-26 21:00:42.600658
• Title: Quantum Utility-Scale Error Mitigation for Quantum Quench Dynamics in Heisenberg Spin Chains
• Title（参考訳）: ハイゼンベルクスピン鎖における量子クエンチダイナミクスの量子ユーティリティスケール誤差軽減
• Authors: Seokwon Choi, Talal Ahmed Chowdhury, Kwangmin Yu,
• Abstract要約: 本稿では,ノイズの多い量子コンピュータ上で量子ユーティリティを実現するために,自己緩和と呼ばれる量子エラー軽減手法を提案する。 我々は,IBM量子プロセッサを用いて,最大104キュービットのシステムサイズを持つハイゼンベルクスピンチェーンの量子クエンチダイナミクスをシミュレートした。 自己緩和法は、3,000個のCNOTゲートを持つ104量子ビットの大系で安定した精度を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose a quantum error mitigation method termed self-mitigation, which is comparable with zero-noise extrapolation, to achieve quantum utility on near-term, noisy quantum computers. We investigate the effectiveness of several quantum error mitigation strategies, including self-mitigation, by simulating quantum quench dynamics for Heisenberg spin chains with system sizes up to 104 qubits using IBM quantum processors. In particular, we discuss the limitations of zero-noise extrapolation and the advantages offered by self-mitigation at a large scale. The self-mitigation method shows stable accuracy with the large systems of 104 qubits with more than 3,000 CNOT gates. Also, we combine the discussed quantum error mitigation methods with practical entanglement entropy measuring methods, and it shows a good agreement with the theoretical estimation. Our study illustrates the usefulness of near-term noisy quantum hardware in examining the quantum quench dynamics of many-body systems at large scales, and lays the groundwork for surpassing classical simulations with quantum methods prior to the development of fault-tolerant quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,ゼロノイズ外挿に匹敵する自己緩和法を提案する。 我々は,ハイゼンベルクスピンチェーンの量子クエンチダイナミクスをシミュレーションし,IBM量子プロセッサを用いた最大104キュービットの量子エラー軽減戦略の有効性について検討した。 特に,ゼロノイズ外挿の限界と,自己緩和によるメリットを大規模に論じる。 自己緩和法は、3,000個のCNOTゲートを持つ104量子ビットの大系で安定した精度を示す。 また,提案手法と実際のエンタングルメントエントロピー測定手法を併用し,理論的推定値とよく一致することを示す。 本研究は,多体系の量子クエンチダイナミクスを大規模に検討する上で,短期雑音量子ハードウェアの有用性を実証し,フォールトトレラントな量子コンピュータの開発に先立って,古典的シミュレーションを量子手法で超越する基礎研究を行った。

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