論文の概要: Simulating plasma wave propagation on a superconducting quantum chip

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.09479v1
• Date: Sun, 13 Jul 2025 03:32:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-15 18:48:23.275689
• Title: Simulating plasma wave propagation on a superconducting quantum chip
• Title（参考訳）: 超伝導量子チップ上でのプラズマ波伝播シミュレーション
• Authors: Bhuvanesh Sundar, Bram Evert, Vasily Geyko, Andrew Patterson, Ilon Joseph, Yuan Shi,
• Abstract要約: 超伝導量子チップ上での線形プラズマ波伝搬を実演することにより,量子プラズマの効率的なシミュレーションに向けた第一歩を踏み出す。 本手法は,プラズマ波を模した固有局所スピンモデルの同定により実現可能である。 この研究は、古典的コンピュータでは効率的にシミュレートできないより複雑な現象を研究するための道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.409125912563617
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computers may one day enable the efficient simulation of strongly-coupled plasmas that lie beyond the reach of classical computation in regimes where quantum effects are important and the scale separation is large. In this letter, we take the first step towards efficient simulation of quantum plasmas by demonstrating linear plasma wave propagation on a superconducting quantum chip. Using high-fidelity and highly expressive device-native gates, combined with a novel error mitigation technique, we simulate the scattering of laser pulses from inhomogeneous plasmas. Our approach is made feasible by the identification of a suitable local spin model whose excitations mimic plasma waves, whose circuit implementation requires a lower gate count than other proposed approaches that would require a future fault-tolerant quantum computer. This work opens avenues to study more complicated phenomena that cannot be simulated efficiently on classical computers, such as nonlinear quantum dynamics when strongly-coupled plasmas are driven out of equilibrium.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、量子効果が重要でスケール分離が大きいレジームにおいて、古典的な計算の範囲を超えている強結合プラズマの効率的なシミュレーションを可能にするかもしれない。 本稿では,超伝導量子チップ上での線形プラズマ波伝搬を実演することにより,量子プラズマの効率的なシミュレーションに向けて第一歩を踏み出す。 非均一プラズマからのレーザーパルスの散乱をシミュレーションし,高忠実かつ高表現能なデバイスネイティブゲートと新しい誤差緩和技術を組み合わせる。 本手法は,プラズマ波を模した励起を模した適切な局所スピンモデルの同定により実現可能であり,その回路実装は将来のフォールトトレラント量子コンピュータを必要とする他の提案手法よりも低いゲート数を必要とする。 この研究は、強い結合プラズマが平衡から追い出されるとき、非線形量子力学のような古典的コンピュータでは効率的にシミュレートできないより複雑な現象を研究するための道を開いた。

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