論文の概要: Observation of quantum-field-theory dynamics on a spin-phonon quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.11477v1
• Date: Sun, 14 Sep 2025 23:47:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-16 17:26:23.102141
• Title: Observation of quantum-field-theory dynamics on a spin-phonon quantum computer
• Title（参考訳）: スピンフォノン量子コンピュータにおける量子場理論ダイナミクスの観測
• Authors: Anton T. Than, Saurabh V. Kadam, Vinay Vikramaditya, Nhung H. Nguyen, Xingxin Liu, Zohreh Davoudi, Alaina M. Green, Norbert M. Linke,
• Abstract要約: 量子ビットベースの量子コンピュータは、アクティブなボソニックレジスタで拡張され、ボソニック理論をシミュレートするためのより強力なプラットフォームを提供する。 我々は、この能力をハイブリッドアナログデジタルトラップイオン量子コンピュータで実験的に実証した。 このシミュレーションは古典的手法が困難になる状況に近づき、大きなキュービットオーバーヘッドを回避し、トランケーションエラーを除去する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Simulating out-of-equilibrium dynamics of quantum field theories in nature is challenging with classical methods, but is a promising application for quantum computers. Unfortunately, simulating interacting bosonic fields involves a high boson-to-qubit encoding overhead. Furthermore, when mapping to qubits, the infinite-dimensional Hilbert space of bosons is necessarily truncated, with truncation errors that grow with energy and time. A qubit-based quantum computer, augmented with an active bosonic register, and with qubit, bosonic, and mixed qubit-boson quantum gates, offers a more powerful platform for simulating bosonic theories. We demonstrate this capability experimentally in a hybrid analog-digital trapped-ion quantum computer, where qubits are encoded in the internal states of the ions, and the bosons in the ions' motional states. Specifically, we simulate nonequilibrium dynamics of a (1+1)-dimensional Yukawa model, a simplified model of interacting nucleons and pions, and measure fermion- and boson-occupation-state probabilities. These dynamics populate high bosonic-field excitations starting from an empty state, and the experimental results capture well such high-occupation states. This simulation approaches the regime where classical methods become challenging, bypasses the need for a large qubit overhead, and removes truncation errors. Our results, therefore, open the way to achieving demonstrable quantum advantage in qubit-boson quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 自然界における量子論の平衡外ダイナミクスのシミュレーションは古典的手法では難しいが、量子コンピュータには有望な応用である。 残念ながら、相互作用するボゾン場をシミュレートするには、高いボソン・ツー・クビット符号化のオーバーヘッドが伴う。 さらに、 qubit に写像するとき、ボソンの無限次元ヒルベルト空間は、エネルギーと時間とともに成長するトランケーション誤差で必然的に切り離される。 量子ビットベースの量子コンピュータは、アクティブなボソニックレジスタと、量子ビット、ボソニック、混合量子ビットボソンの量子ゲートで拡張され、ボソニック理論をシミュレートするためのより強力なプラットフォームを提供する。 この能力は、イオンの内部状態とイオンの運動状態のボソンに量子ビットを符号化するハイブリッドアナログデジタルトラップイオン量子コンピュータで実験的に実証する。 具体的には, (1+1)-次元湯川モデルの非平衡力学をシミュレートし, 相互作用するヌクレオンとピオンの簡易モデルを作成し, フェルミオンおよびボソン占有状態の確率を測定した。 これらのダイナミクスは空の状態から始まる高音場励起を発生させ、実験結果はそのような高占有状態をうまく捉えている。 このシミュレーションは古典的手法が困難になる状況に近づき、大きなキュービットオーバーヘッドを回避し、トランケーションエラーを除去する。 したがって、この結果は量子ビットボソン量子コンピューティングにおいて実証可能な量子優位性を達成するための道を開く。

関連論文リスト

• Quantum dynamics in frustrated Ising fullerenes [37.881496223977706]
  本研究は、古典的磁気配置の退化基底状態多様体を持ち上げる量子揺らぎを実験的に実証する。 超伝導量子アニールの世代間における顕著な性能向上が観察された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-05-13T22:12:11Z)
• Toward hybrid quantum simulations with qubits and qumodes on trapped-ion platforms [0.0]
  トラップイオンプラットフォーム上での離散(量子)変数と連続(量子)変数を用いたゲートベースハイブリッド量子コンピューティングの実現可能性について検討する。 既存のトラップイオン量子プラットフォームにおいて,高忠実度ハイブリッドゲートと測定操作が実現可能であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-10-09T18:01:15Z)
• Simulating electronic structure on bosonic quantum computers [34.84696943963362]
  電子ハミルトニアンを、ボゾン量子デバイス上で解ける擬似ボゾン問題にマッピングする方法を提案する。 この研究は、多くのフェルミオン系をシミュレートする新しい経路を確立し、ハイブリッド量子ビット量子デバイスの可能性を強調する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-16T02:04:11Z)
• Quantum data learning for quantum simulations in high-energy physics [55.41644538483948]
  本研究では,高エネルギー物理における量子データ学習の実践的問題への適用性について検討する。 我々は、量子畳み込みニューラルネットワークに基づくアンサッツを用いて、基底状態の量子位相を認識できることを数値的に示す。 これらのベンチマークで示された非自明な学習特性の観察は、高エネルギー物理学における量子データ学習アーキテクチャのさらなる探求の動機となる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-29T18:00:01Z)
• Quantum emulation of the transient dynamics in the multistate Landau-Zener model [50.591267188664666]
  本研究では,Landau-Zenerモデルにおける過渡ダイナミクスを,Landau-Zener速度の関数として検討する。 我々の実験は、工学的なボソニックモードスペクトルに結合した量子ビットを用いたより複雑なシミュレーションの道を開いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-26T15:04:11Z)
• Simulating dirty bosons on a quantum computer [0.0]
  量子コンピュータを用いて、汚い粒子の物理を1次元と2次元で解明する方法を実証する。 ノイズがシミュレーションシステムの真の特性をどのように変化させるかをよりよく理解することが不可欠である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-15T22:17:39Z)
• Recompilation-enhanced simulation of electron-phonon dynamics on IBM Quantum computers [62.997667081978825]
  小型電子フォノン系のゲートベース量子シミュレーションにおける絶対的資源コストについて考察する。 我々は、弱い電子-フォノン結合と強い電子-フォノン結合の両方のためのIBM量子ハードウェアの実験を行う。 デバイスノイズは大きいが、近似回路再コンパイルを用いることで、正確な対角化に匹敵する電流量子コンピュータ上で電子フォノンダイナミクスを得る。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-02-16T19:00:00Z)
• Quantum computation and simulation with vibrational modes of trapped ions [10.319617845809864]
  閉じ込められたイオン系における振動自由度は、近年量子資源として注目されている。 振動モードのコヒーレントな操作に関する最近の理論的および実験的研究をレビューする。 本研究では,非古典状態の生成,分子ビブロニックサンプリング,量子熱力学への応用など,振動モードを用いた実験について述べる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-26T07:28:19Z)
• The Hintons in your Neural Network: a Quantum Field Theory View of Deep Learning [84.33745072274942]
  線形および非線形の層をユニタリ量子ゲートとして表現する方法を示し、量子モデルの基本的な励起を粒子として解釈する。 ニューラルネットワークの研究のための新しい視点と技術を開くことに加えて、量子定式化は光量子コンピューティングに適している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-08T17:24:29Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。