論文の概要: Emergent Discrete Time Crystals on Digital Quantum Computers: Boundary-Protected and Ancilla-Induced Disorder Mechanisms of Thermalization Slowdown
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.13577v1
- Date: Wed, 15 Oct 2025 14:14:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-16 20:13:28.698573
- Title: Emergent Discrete Time Crystals on Digital Quantum Computers: Boundary-Protected and Ancilla-Induced Disorder Mechanisms of Thermalization Slowdown
- Title（参考訳）: デジタル量子コンピュータにおける離散時間結晶の創発的発見--温度化減速の境界検出とアンシラ誘起障害機構-
- Authors: Kazuya Shinjo, Kazuhiro Seki, Seiji Yunoki,
- Abstract要約: 我々は,IBM 量子イーグルおよびヘロンプロセッサ上に実装された蹴りアイシングモデルにおいて,周期的に駆動される製品状態の緩和ダイナミクスについて検討した。
相互作用の仲介にアンシラ量子ビットを用いることで、超伝導量子ビット上に重いヘックス接続を持つカゴメ格子とリーブ格子を構築する。
我々は,カゴメ格子とリーブ格子上の2種類のノイズ誘起DTCを同定した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Periodically driven (Floquet) systems typically evolve toward an infinite-temperature thermal state due to continuous energy absorption. Before reaching equilibrium, however, they can transiently exhibit long-lived prethermal states that host exotic nonequilibrium phenomena, such as discrete time crystals (DTCs). In this study, we investigate the relaxation dynamics of periodically driven product states in a kicked Ising model implemented on the IBM Quantum Eagle and Heron processors. By using ancilla qubits to mediate interactions, we construct Kagome and Lieb lattices on superconducting qubits with heavy-hex connectivity. We identify two distinct types of noise-induced DTCs on Kagome and Lieb lattices, both arising from quantum noise in ancilla qubits. Type-I DTCs originate from robust boundary-mode period-doubling oscillations, stabilized by symmetry charge pumping, that are redistributed into the bulk due to ancilla noise. Type-II DTCs, in contrast, emerge in systems without charge-pumped qubits, where quantum noise unexpectedly stabilizes period-doubling oscillations that would otherwise rapidly decay. On the noisier Eagle device (ibm_kyiv), we observe both type-I and type-II DTCs on 53-qubit Kagome lattices with and without charge-pumped qubits, respectively. In contrast, on the lower-noise Heron device (ibm_marrakesh), period-doubling oscillations are confined to boundary-localized oscillations on 82-qubit Kagome and 40-qubit Lieb lattices, as redistribution into the bulk is suppressed. These experimental findings are supported by noisy matrix-product-state simulations, in which ancilla noise is modeled as random sign flips in the two-qubit gate rotation angles. Our results demonstrate that quantum noise in ancilla qubits can give rise to novel classes of prethermal dynamical phases, including boundary-protected and noise-induced DTCs.
- Abstract（参考訳）: 周期駆動(フロケ)系は通常、連続的なエネルギー吸収によって無限温度の熱状態に向かって進化する。
しかし、平衡に達する前には、離散時間結晶(DTC)のような異種非平衡現象をホストする長寿命の前熱状態が過渡的に現れる。
本研究では,IBM 量子イーグルおよびヘロンプロセッサ上に実装された蹴りアイシングモデルにおいて,周期的に駆動される製品状態の緩和ダイナミクスについて検討する。
相互作用の仲介にアンシラ量子ビットを用いることで、超伝導量子ビット上に重いヘックス接続を持つカゴメ格子とリーブ格子を構築する。
我々は,カゴメ格子とリーブ格子上の2種類のノイズ誘起DTCを同定した。
タイプI DTCは、アシラノイズによりバルクに再分配される対称性電荷ポンプにより安定化された、堅牢な境界モード周期共振振動に由来する。
対照的に、タイプII DTCはチャージパンプされた量子ビットのない系に出現し、量子ノイズは予期せず周期的な振動を安定化させ、それ以外は急速に減衰する。
ノイズイーグルデバイス(ibm_kyiv)では、53量子量子カゴメ格子上のタイプIとタイプIIのDTCをそれぞれ、チャージポンプされたキュービットで観測する。
一方、低雑音ヘロン装置(ibm_marrakesh)では、バルクへの再分配が抑制され、82量子カゴメ及び40量子リーブ格子上の境界局在発振に周期共振が制限される。
これらの実験結果は、2量子ゲート回転角のランダムな符号フリップとしてアシラノイズをモデル化するノイズ行列-生成状態シミュレーションによって支持される。
以上の結果から, アシラ量子ビットにおける量子ノイズは, 境界保護やノイズ誘起DTCを含む, 未熱前の動的位相の新たなクラスを生じさせる可能性が示唆された。
関連論文リスト
- Dynamical generation of geometric squeezing in interacting Bose-Einstein condensates [21.448766267828294]
ボース・アインシュタイン凝縮体(BECs)の幾何学的圧縮状態について検討する。
2体の衝突とBECを相互作用させる場合、類似のクエンチはスクイーズなしで周期的に振動する量子揺らぎにしかならない。
安定基準を戦略的に破ることにより、比較的短時間で指数関数的に量子ゆらぎを抑えるスクイーズを生成するための動的アプローチを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-08-06T06:50:03Z) - Tachyonic and parametric instabilities in an extended bosonic Josephson Junction [0.0]
トンネル結合型量子ワイヤにおけるボース・アインシュタイン凝縮体の量子相コヒーレンスのダイナミクスと崩壊について検討する。
両凝縮体の相対的集団不均衡における自己トラッピング現象について検討した。
超低温原子配置における$pi$モードの実験的実現のための現実的パラメータについて論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-14T14:22:49Z) - Unveiling clean two-dimensional discrete time quasicrystals on a digital quantum computer [0.20971479389679332]
キックしたイジングモデルにおける周期運転時の初期生成物状態の緩和ダイナミクスについて検討した。
Floquetサイクルの2倍の周期で磁化測定によって特徴づけられる予熱状態の存在を同定する。
本結果は,2次元システムにおける周期共振DTCの実現を裏付ける証拠となる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-03-25T12:56:13Z) - A Robust Large-Period Discrete Time Crystal and its Signature in a Digital Quantum Computer [7.078842654618816]
我々は、より非自明な周期四重奏法DTC(4T$-DTCs)をサポートする二層粒子の相互作用系を開発する。
このような4T$-DTCの明確なシグネチャを量子プロセッサで観測する。
本研究は, 標準周期双曲力学を超越した時間結晶性の明確な実現を示すことによって, 時間結晶挙動のランドスケープを拡張した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-20T18:01:01Z) - Dissipative preparation and stabilization of many-body quantum states in
a superconducting qutrit array [55.41644538483948]
本稿では,量子多体絡み合った状態の多様体を駆動散逸的に準備し,安定化するためのプロトコルを提案し,解析する。
我々は,実デバイスの物理特性に基づいたパルスレベルシミュレーションにより,このプラットフォームの理論的モデリングを行う。
我々の研究は、固体で自己補正された量子多体状態をホストする駆動散逸型超伝導cQEDシステムの能力を示している。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-21T18:02:47Z) - Unconditional Wigner-negative mechanical entanglement with
linear-and-quadratic optomechanical interactions [62.997667081978825]
機械共振器で無条件にウィグナー負の絡み合った状態を生成するための2つのスキームを提案する。
両スキームが2モード圧縮真空の絡み合いと3次非線形性を組み合わせたウィグナー負の絡み合い状態の安定化を解析的に示す。
次に, 熱デコヒーレンスの存在下で安定化された近似CPE状態によって得られたウィグナー負の絡み合いの強靭性をテストするため, 広範囲な数値シミュレーションを行った。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-02-07T19:00:08Z) - Observation of Time-Crystalline Eigenstate Order on a Quantum Processor [80.17270167652622]
量子体系は、その低温平衡状態において豊富な相構造を示す。
超伝導量子ビット上の固有状態秩序DTCを実験的に観測する。
結果は、現在の量子プロセッサ上での物質の非平衡相を研究するためのスケーラブルなアプローチを確立する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-28T18:00:03Z) - Universal non-adiabatic control of small-gap superconducting qubits [47.187609203210705]
2つの容量結合トランスモン量子ビットから形成される超伝導複合量子ビットを導入する。
我々はこの低周波CQBを、ただのベースバンドパルス、非断熱遷移、コヒーレントなランダウ・ツェナー干渉を用いて制御する。
この研究は、低周波量子ビットの普遍的非断熱的制御が、単にベースバンドパルスを用いて実現可能であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-29T22:48:34Z) - Zitterbewegung and Klein-tunneling phenomena for transient quantum waves [77.34726150561087]
我々は、Zitterbewegung効果が、長期の極限における粒子密度の一連の量子ビートとして現れることを示した。
また、点源の粒子密度が主波面の伝播によって制御される時間領域も見出す。
これらの波面の相対的な位置は、クライン・トンネル系における量子波の時間遅延を研究するために用いられる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-09T21:27:02Z)
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。