論文の概要: Digital Quantum Simulation of Flat-Band and All-Bands-Flat Dynamics for Tunable Quantum Transport

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.08734v2
• Date: Fri, 24 Oct 2025 16:32:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-28 09:00:15.10532
• Title: Digital Quantum Simulation of Flat-Band and All-Bands-Flat Dynamics for Tunable Quantum Transport
• Title（参考訳）: 可変量子輸送のためのフラットバンド・オールバンド・フラットダイナミクスのディジタル量子シミュレーション
• Authors: Mrinal Kanti Giri, Pochung Chen,
• Abstract要約: フラットバンド(FB)およびオールバンドフラット(ABF)格子の高忠実なディジタル量子シミュレーションを提案する。 ABF格子が量子スイッチとして機能する制御可能な量子輸送を実現する。 これらの結果は、新興量子技術における量子輸送のスケーラブルな制御のための有望な経路としてフラットバンド工学システムを確立する。
• 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: Flat-band systems offer a uniquely powerful tool for quantum control in dynamics due to their characteristic feature of having a dispersionless energy band. Simulating such highly sensitive systems on current digital quantum computers is a challenging task, due to the intrinsic limitations of the noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices. Here we present high-fidelity digital quantum simulations of flat-band (FB) and all-bands-flat (ABF) lattices, using an advanced tensor-network-based circuit compression method. With the compressed quantum circuits, we first explore single-particle dynamics and observe two distinct behaviours: strong localization in ABF lattices and delocalization in FB lattices. By integrating FB and ABF lattices into a one-dimensional hybrid structure, we achieve controllable quantum transport, where the ABF lattice acts as a quantum switch. Extending to two-particle dynamics, we show that transport remains controllable by tuning the hopping amplitude alone, even in the presence of interactions. These results establish flat-band engineered systems as a promising pathway for scalable control of quantum transport in emerging quantum technologies, with potential applications in qubit isolation, particle trapping, and state transfer.
• Abstract（参考訳）: フラットバンドシステムは、分散のないエネルギーバンドを持つという特徴があるため、力学における量子制御の独特な強力なツールを提供する。 現在のデジタル量子コンピュータにおける高感度システムのシミュレーションは、ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスの本質的な制限のために難しい課題である。 本稿では, フラットバンド (FB) とオールバンドフラット (ABF) 格子の高忠実なディジタル量子シミュレーションについて述べる。 圧縮量子回路を用いて、まず単一粒子のダイナミクスを探索し、ABF格子の強い局所化とFB格子の非局在化という2つの異なる挙動を観察する。 FBとABF格子を1次元のハイブリッド構造に統合することにより、ABF格子が量子スイッチとして機能する制御可能な量子輸送を実現する。 2粒子ダイナミックスに拡張すると、相互作用が存在する場合でもホッピング振幅を単独で調整することで、輸送が制御可能であることが分かる。 これらの結果は、新しい量子技術における量子輸送のスケーラブルな制御のための有望な経路としてフラットバンド工学システムを確立し、量子ビット分離、粒子トラップ、状態移動に応用できる可能性がある。

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