論文の概要: Estimating ground-state properties in quantum simulators with global control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.04434v1
• Date: Thu, 06 Nov 2025 15:08:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-07 20:17:53.466502
• Title: Estimating ground-state properties in quantum simulators with global control
• Title（参考訳）: 大域的制御をもつ量子シミュレータにおける基底状態特性の推定
• Authors: Cristian Tabares, Dominik S. Wild, J. Ignacio Cirac, Peter Zoller, Alejandro González-Tudela, Daniel González-Cuadra,
• Abstract要約: 量子多体系の基底状態の正確な決定は、量子シミュレーションの大きな課題の1つである。 ターゲットハミルトンの下でのグローバルな時間進化のみを用いて基底状態エネルギーを推定するためのプロトコルを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.3616472951301
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Accurately determining ground-state properties of quantum many-body systems remains one of the major challenges of quantum simulation. In this work, we present a protocol for estimating the ground-state energy using only global time evolution under a target Hamiltonian. This avoids the need for controlled operations that are typically required in conventional quantum phase estimation and extends the algorithm applicability to analog simulators. Our method extracts energy differences from measurements of the Loschmidt echo over an initial ground-state approximation, combines them with direct energy measurements, and solves a set of equations to infer the individual eigenenergies. We benchmark this protocol on free-fermion systems, showing orders-of-magnitude precision gains over direct energy measurements on the initial state, with accuracy improving rapidly with initial-state fidelity and persisting for hundreds of modes. We further demonstrate applicability to the 2D Ising and Fermi-Hubbard models and show that the approach extends naturally to other observables such as order parameters. Finally, we analyze the effect of experimental imperfections and propose error-mitigation strategies. These results establish a practical route to compute physically relevant quantities with high precision using globally controlled quantum simulators.
• Abstract（参考訳）: 量子多体系の基底状態の正確な決定は、量子シミュレーションの大きな課題の1つである。 本研究では, 対象ハミルトニアンの下でのグローバル時間進化のみを用いて基底状態エネルギーを推定するためのプロトコルを提案する。 これにより、従来の量子位相推定で通常必要とされる制御操作が不要となり、アナログシミュレーターへのアルゴリズム適用性も拡張される。 本手法は, 初期基底状態近似上のロシミットエコーの測定からエネルギー差を抽出し, 直接エネルギー測定と組み合わせ, 個々の固有エネルギーを推定するための方程式の集合を解く。 我々は,このプロトコルを自由フェルミオン系上でベンチマークし,初期状態の直接エネルギー測定よりも精度が向上し,初期状態の忠実度によって精度が急速に向上し,数百のモードで持続することを示す。 さらに、2D Ising モデルと Fermi-Hubbard モデルの適用性を実証し、そのアプローチが順序パラメータなどの他の観測可能値に自然に拡張されていることを示す。 最後に、実験的な欠陥の影響を分析し、誤り軽減戦略を提案する。 これらの結果は、世界規模で制御された量子シミュレータを用いて、高精度な物理量を計算するための実用的な方法を確立している。

関連論文リスト

• Quantum metrology with a continuous-variable system [0.0]
  本稿では,量子気象学における精度限界と最適戦略を,量子連続変数の単一モードで論じる。 実験の成果のいくつかを要約し、連続的な可変センシングのための新しいプラットフォームについて紹介する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-06T18:57:07Z)
• Thermalization and Criticality on an Analog-Digital Quantum Simulator [133.58336306417294]
  本稿では,69個の超伝導量子ビットからなる量子シミュレータについて述べる。 古典的Kosterlitz-Thouless相転移のシグネチャと,Kibble-Zurekスケール予測からの強い偏差を観測する。 本システムは, 対角二量体状態でディジタル的に調製し, 熱化時のエネルギーと渦の輸送を画像化する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-27T17:40:39Z)
• Accurate Learning of Equivariant Quantum Systems from a Single Ground State [7.980273012483663]
  本研究では, 周期的境界条件を持つ系に対する基底状態のすべての特性を, 1つの基底状態サンプルから学習する方法を示す。 予測誤差は熱力学の限界でゼロとなる傾向を示し、数値的な検証を行う。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-20T18:13:15Z)
• Message-Passing Neural Quantum States for the Homogeneous Electron Gas [41.94295877935867]
  連続空間における強相互作用フェルミオンをシミュレートするメッセージパッシング・ニューラルネットワークに基づく波動関数Ansatzを導入する。 等質電子ガスの基底状態を3次元でシミュレーションすることにより,その精度を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-12T04:12:04Z)
• Neural network enhanced measurement efficiency for molecular groundstates [63.36515347329037]
  いくつかの分子量子ハミルトニアンの複雑な基底状態波動関数を学習するために、一般的なニューラルネットワークモデルを適用する。 ニューラルネットワークモデルを使用することで、単一コピー計測結果だけで観測対象を再構築するよりも堅牢な改善が得られます。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-30T17:45:05Z)
• Probing finite-temperature observables in quantum simulators of spin systems with short-time dynamics [62.997667081978825]
  ジャジンスキー等式から動機付けられたアルゴリズムを用いて, 有限温度可観測体がどのように得られるかを示す。 長範囲の逆場イジングモデルにおける有限温度相転移は、捕捉されたイオン量子シミュレータで特徴づけられることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-03T18:00:02Z)
• Benchmarking Quantum Simulators using Ergodic Quantum Dynamics [4.2392660892009255]
  実験によって得られた状態と理想状態の間の忠実度を推定するために,サンプル効率のよいプロトコルを解析する。 我々は、様々な量子シミュレータプラットフォームのためのプロトコルを数値的に示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-24T17:18:18Z)
• Assessment of the variational quantum eigensolver: application to the Heisenberg model [0.0]
  反強磁性ハイゼンベルクモデルの基底状態エネルギーを計算するために, ハイブリッド量子古典変動法の大規模シミュレーション結果と解析を行った。 100量子ビットの完全機能量子コンピュータは、比較的小さな誤差で基底状態エネルギーを計算することができると予測する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-01-13T16:49:04Z)

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。