論文の概要: Intermediate-temperature topological Uhlmann phase on IBM quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.02915v1
- Date: Mon, 04 Aug 2025 21:39:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-06 18:18:55.691537
- Title: Intermediate-temperature topological Uhlmann phase on IBM quantum computers
- Title（参考訳）: IBM量子コンピュータにおける中間温度トポロジカルUhlmann相
- Authors: Christopher Mastandrea, Costin Iancu, Hao Guo, Chih-Chun Chien,
- Abstract要約: スピン-1系は、量子化されたウルマン相を持つ中間温度トポロジカルな状態を示すことができる。
本稿では,システムとアシラ量子ビットとプローブ量子ビットからなる量子回路について述べる。
最近のIBM量子コンピュータのハードウェアアップグレードにより、信号はさらに改善され、興味深い有限温度トポロジ現象のより明確な実証が導かれる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3777651677873062
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A spin-1 system can exhibit an intermediate-temperature topological regime with a quantized Uhlmann phase sandwiched by topologically trivial low- and high-temperature regimes. We present a quantum circuit consisting of system and ancilla qubits plus a probe qubit which prepares an initial state corresponding to the purified state of a spin-1 system at finite temperature, evolves the system according to the Uhlmann process, and measures the Uhlmann phase via expectation values of the probe qubit. Although classical simulations suggest the quantized Uhlmann phase is observable on IBM's noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computers, an implementation of the circuit without any optimization exceeds the gate count for the error budget and results in unresolved signals. Through a series of optimization with Qiskit and BQSQit, the gate count can be substantially reduced, making the jumps of the Uhlmann phase more visible. A recent hardware upgrade of IBM quantum computers further improves the signals and leads to a clearer demonstration of interesting finite-temperature topological phenomena on NISQ hardware.
- Abstract（参考訳）: スピン-1系は、トポロジカルに自明な低温および高温の状態によってサンドイッチされた量子化されたウルマン相を持つ中間温度トポロジカルな状態を示すことができる。
本稿では,スピン1系の純状態に対応する初期状態を有限温度で生成し,ウルマン過程に従ってシステムを進化させ,プローブキュービットの期待値を用いてウルマン相を測定する,システムとアシラキュービットとプローブキュービットからなる量子回路を提案する。
古典的なシミュレーションでは、量子化されたウルマン位相はIBMのノイズの多い中間スケール量子(NISQ)コンピュータ上で観測可能であることを示唆しているが、最適化のない回路の実装はエラー予算のゲート数を超え、未解決の信号をもたらす。
Qiskit と BQSQit による一連の最適化により、ゲート数は大幅に減少し、ウルマン位相のジャンプがより可視になる。
最近のIBM量子コンピュータのハードウェアアップグレードにより、信号はさらに改善され、NISQハードウェア上で興味深い有限温度トポロジ現象のより明確な実演がもたらされる。
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