論文の概要: Simulating Wigner Localisation with the IBM Heron 2 Quantum Processor: A Proof-of-Principle Benchmarking Study

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.01263v1
• Date: Sat, 03 Jan 2026 19:07:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-06 16:25:22.151672
• Title: Simulating Wigner Localisation with the IBM Heron 2 Quantum Processor: A Proof-of-Principle Benchmarking Study
• Title（参考訳）: IBM Heron 2量子プロセッサによるワイナローカライゼーションのシミュレーション--原理的ベンチマーク研究
• Authors: Airat Kiiamov, Dmitrii Tayurskii,
• Abstract要約: 準1次元(準1次元)電子系におけるウィグナー局在の高忠実なディジタル量子シミュレーションについて報告する。 本研究は, 超伝導量子ハードウェアを用いて, 強相関相を探索する上で重要なテクスブフレット・オブ・プリンシプル・バリデーションを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We report on a high-fidelity digital quantum simulation of Wigner localisation in a quasi-one-dimensional (quasi-1D) electron system using a 6-qubit segment of the state-of-the-art \textbf{IBM\,Heron\,2} quantum processor. By mapping the Coulomb interaction Hamiltonian onto a 6-qubit ring lattice, we reconstruct the ground-state energy landscape for a 2-electron Wigner dimer across fifteen interaction regimes in the range $U \in [5, 75]$. This study serves as a rigorous \textbf{benchmarking} exercise, translating foundational experimental models originally developed for electrons on liquid helium into the domain of modern quantum computing. Leveraging the enhanced gate fidelity and tunable coupler architecture of the Heron 2, we demonstrate that the digital simulation accurately captures the energy minimisation trends associated with Wigner dimer formation, achieving a relative error below 7\% in the strong-interaction limit. Our results provide a crucial \textbf{proof-of-principle} validation for using superconducting quantum hardware to probe strongly correlated phases of matter with high precision, establishing a baseline for future simulations beyond the classical limit.
• Abstract（参考訳）: 準1次元(準1次元)電子系におけるウィグナー局在の高忠実なディジタル量子シミュレーションについて,最先端の量子プロセッサであるtextbf{IBM\,Heron\,2} の6ビットセグメントを用いて報告する。 クーロン相互作用ハミルトニアンを6ビットの環格子にマッピングすることにより、U[5, 75]$の範囲で15の相互作用系にまたがる2電子ウィグナーダイマーの基底状態エネルギー景観を再構築する。 この研究は、液体ヘリウム上の電子のために開発された基礎実験モデルを現代の量子コンピューティングの領域に翻訳する、厳密な『textbf{benchmarking}』運動として機能する。 ヘロン2の強化ゲート忠実度とチューナブルカプラ構造を利用して, ウィグナー二量体形成に伴うエネルギー最小化傾向を正確に把握し, 強相互作用限界において相対誤差を7%以下とすることを示した。 以上の結果から,超伝導量子ハードウェアを用いて高精度で強く相関した物質相を探索し,古典的限界を超える将来のシミュレーションのベースラインを確立した。

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