論文の概要: Digital quantum simulation of many-body localization crossover in a disordered kicked Ising model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.01983v1
• Date: Thu, 02 Oct 2025 12:57:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-03 16:59:21.133917
• Title: Digital quantum simulation of many-body localization crossover in a disordered kicked Ising model
• Title（参考訳）: 乱れた蹴りアイシングモデルにおける多体局在クロスオーバーのディジタル量子シミュレーション
• Authors: Tomoya Hayata, Kazuhiro Seki, Seiji Yunoki,
• Abstract要約: 乱れたフロッケ多体系における非平衡問題として多体局所化クロスオーバーをシミュレーションする。 我々は、多体ローカライゼーションクロスオーバーの指標として、時間外順序付き相関器を計算した。 2つの独立誤差緩和法を比較することにより, 結果の有効性を確認した。
• 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 nonequilibrium dynamics of quantum many-body systems is one of the most promising applications of quantum computers. However, a faithful digital quantum simulation of the Hamiltonian evolution is very challenging in the present noisy quantum devices. Instead, nonequilibrium dynamics under the Floquet evolution realized by the Trotter decomposition of the Hamiltonian evolution with a large Trotter step size is considered to be a suitable problem for simulating in the present or near-term quantum devices. In this work, we propose simulating the many-body localization crossover as such a nonequilibrium problem in the disordered Floquet many-body systems. As a demonstration, we simulate the many-body localization crossover in a disordered kicked Ising model on a heavy-hex lattice using $60$ qubits from $156$ qubits available in the IBM Heron r2 superconducting qubit device named ibm\_fez. We compute out-of-time-ordered correlators as an indicator of the many-body localization crossover. From the late-time behavior of out-of-time-ordered correlators, we locate the quantum chaotic and many-body localized regimes as a function of the disorder strength. The validity of the results is confirmed by comparing two independent error mitigation methods, that is, the operator renormalization method and zero-noise extrapolation.
• Abstract（参考訳）: 量子多体系の非平衡力学をシミュレーションすることは、量子コンピュータの最も有望な応用の1つである。 しかし、現在の雑音量子デバイスでは、ハミルトン進化の忠実なデジタル量子シミュレーションは非常に難しい。 代わりに、ハミルトン進化のトロッター分解によって実現されたフロケ進化の下での非平衡力学は、現在または短期の量子デバイスでシミュレートするのに適切な問題であると考えられている。 本研究では,不規則なフロッケ多体系における非平衡問題として,多体局在クロスオーバーのシミュレーションを提案する。 実演として,IBM Heron r2 超伝導量子ビットデバイス ibm\_fez で利用可能な166ドルの量子ビットから60ドルの量子ビットを用いて,乱れた蹴りアイシングモデルにおける多体局在クロスオーバーをシミュレーションした。 我々は、多体ローカライゼーションクロスオーバーの指標として、時間外順序付き相関器を計算した。 時間外相関器の遅延挙動から、量子カオスと多体局在状態が障害強度の関数として見出される。 演算子再正規化法とゼロノイズ外挿法という2つの独立誤差緩和法を比較して,結果の有効性を確認した。

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