論文の概要: Simulating sparse SYK model with a randomized algorithm on a trapped-ion quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.07530v1
- Date: Thu, 10 Jul 2025 08:26:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-11 16:40:15.323745
- Title: Simulating sparse SYK model with a randomized algorithm on a trapped-ion quantum computer
- Title（参考訳）: トラップイオン量子コンピュータ上でのランダム化アルゴリズムによるスパースSYKモデルのシミュレーション
- Authors: Etienne Granet, Yuta Kikuchi, Henrik Dreyer, Enrico Rinaldi,
- Abstract要約: SYKモデル(Sachdev-Ye-Kitaev model)は、量子カオスの強いシグネチャを示す強い相関量子系を記述する。
雑音量子プロセッサ上のSYKモデルの量子シミュレーションは、ハミルトンの複雑さによって著しく制限される。
トラップイオン量子プロセッサ上で24個のMajoranaフェルミオンを持つSYKモデルのスペーサー化バージョンのリアルタイムダイナミクスをシミュレートする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4593579891394288
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The Sachdev-Ye-Kitaev (SYK) model describes a strongly correlated quantum system that shows a strong signature of quantum chaos. Due to its chaotic nature, the simulation of real-time dynamics becomes quickly intractable by means of classical numerics, and thus, quantum simulation is deemed to be an attractive alternative. Nevertheless, quantum simulations of the SYK model on noisy quantum processors are severely limited by the complexity of its Hamiltonian. In this work, we simulate the real-time dynamics of a sparsified version of the SYK model with 24 Majorana fermions on a trapped-ion quantum processor. We adopt a randomized quantum algorithm, TETRIS, and develop an error mitigation technique tailored to the algorithm. Leveraging the hardware's high-fidelity quantum operations and all-to-all connectivity of the qubits, we successfully calculate the Loschmidt amplitude for sufficiently long times so that its decay is observed. Based on the experimental and further numerical results, we assess the future possibility of larger-scale simulations of the SYK model by estimating the required quantum resources. Moreover, we present a scalable mirror-circuit benchmark based on the randomized SYK Hamiltonian and the TETRIS algorithm, which we argue provides a better estimate of the decay of fidelity for local observables than standard mirror-circuits.
- Abstract（参考訳）: SYKモデル(Sachdev-Ye-Kitaev model)は、量子カオスの強いシグネチャを示す強い相関量子系を記述する。
カオス的な性質のため、実時間力学のシミュレーションは古典的な数値によって急速に難解になり、量子シミュレーションは魅力的な代替物と見なされる。
それでも、雑音量子プロセッサ上のSYKモデルの量子シミュレーションは、ハミルトンの複雑さによって著しく制限されている。
本研究では,24個のマヨラナフェルミオンを捕捉した量子プロセッサを用いて,SYKモデルのスペーサー化モデルのリアルタイムダイナミクスをシミュレーションする。
ランダム化量子アルゴリズムであるTETRISを採用し,アルゴリズムに適した誤差軽減手法を開発した。
ハードウェアの高忠実度量子演算と全量子ビットの完全接続を利用して、ロスヒミット振幅を十分に長時間計算し、その減衰を観測した。
実験およびさらに数値的な結果に基づいて,必要な量子資源を推定することにより,SYKモデルの大規模シミュレーションの可能性を評価する。
さらに、ランダム化されたSYKハミルトニアンとTETRISアルゴリズムに基づくスケーラブルなミラー回路ベンチマークを提案する。
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