論文の概要: Qudit-native simulation of the Potts model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.13572v1
• Date: Mon, 17 Nov 2025 16:38:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 18:52:09.608743
• Title: Qudit-native simulation of the Potts model
• Title（参考訳）: Pottsモデルの量子ネイティブシミュレーション
• Authors: Maxim A. Gavreev, Evgeniy O. Kiktenko, Aleksey K. Fedorov, Anastasiia S. Nikolaeva,
• Abstract要約: クーディットシステムのためのスズキ・トロッター分解に基づくポッツモデルのシミュレーション手法を提案する。 その結果,多体モデルのQuditに基づくディジタル量子シミュレーションへの道が確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.29998889086656577
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Simulating entangled, many-body quantum systems is notoriously hard, especially in the case of high-dimensional nature of physical underlying objects. In this work, we propose an approach for simulating the Potts model based on the Suzuki-Trotter decomposition that we construct for qudit systems. Specifically, we introduce two qudit-native decomposition schemes: (i) the first utilizes Molmer-Sorensen gate and additional local levels to encode the Potts interactions, while (ii) the second employs an light-shift gate that naturally fits qudit architectures. These decompositions enable a direct and efficient mapping of the Potts model dynamics into hardware-efficient qudit gate sequences for trapped-ion platform. Furthermore, we demonstrate the use of a Suzuki-Trotter approximation with our evolution-into-gates framework, for detecting the dynamical quantum phase transition. Our results establish a pathway toward qudit-based digital quantum simulation of many-body models and provide a new perspective on probing nonanalytic behavior in high-dimensional quantum many-body models.
• Abstract（参考訳）: 絡み合った多体量子系のシミュレーションは、特に物理的基礎となる物体の高次元の性質の場合、非常に難しい。 本研究ではスズキ・トロッター分解に基づくポッツモデルのシミュレーション手法を提案する。 具体的には,2つのqudit-native分解スキームを紹介する。 (i)まずモルマー・ソレンセンゲートと追加の局所レベルを利用してポッツの相互作用を符号化する。 第二に、自然にクディット建築に適合する光シフトゲートを用いる。 これらの分解により、Pottsモデルのダイナミックスを直接効率的にハードウェア効率の良いquditゲートシーケンスにマッピングできる。 さらに,スズキ・トロッター近似と進化-イントゥ-ゲートの枠組みを用いて,動的量子相転移を検出することを実証した。 本研究は,多体モデルのQuditに基づくディジタル量子シミュレーションに向けての経路を確立し,高次元量子多体モデルにおける非解析的挙動の探索の新しい視点を提供する。

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