論文の概要: Probing many-body localization crossover in quasiperiodic Floquet circuits on a quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.12675v1
• Date: Fri, 13 Mar 2026 05:44:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-16 17:38:11.923396
• Title: Probing many-body localization crossover in quasiperiodic Floquet circuits on a quantum processor
• Title（参考訳）: 量子プロセッサ上の準周期フロケット回路における多体局在クロスオーバーの探索
• Authors: Kazuma Nagao, Tomonori Shirakawa, Rongyang Sun, Peter Prelovšek, Seiji Yunoki,
• Abstract要約: 多体局在(MBL)は、相互作用する量子系が熱化を回避するメカニズムを提供する。 ここでは,IBM量子プロセッサ上の最大144量子ビットを用いた準周期浮動小数点演算系におけるエルゴディック-MBLクロスオーバーを実験的に検討する。
• 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: Many-body localization (MBL) provides a mechanism by which interacting quantum systems evade thermalization, leading to persistent memory of initial conditions and slow entanglement growth. Probing these dynamical signatures in large systems and at long evolution times remains challenging for both classical simulations and current quantum devices. Here we experimentally investigate the ergodic-MBL crossover in quasiperiodic Floquet Ising systems using up to 144 qubits on an IBM Quantum processor. By implementing deep Floquet circuits reaching up to 5000 cycles, we access long-time many-body dynamics beyond the regime explored in previous quantum computing experiments. Measurements of autocorrelation functions reveal a smooth crossover from rapid thermalization at weak quasiperiodic potential strength to persistent correlations in the strong-disorder regime. Notably, in addition to the one-dimensional system, we also observe clear signatures consistent with localization behavior in the two-dimensional system. Furthermore, the quantum Fisher information exhibits logarithmic growth over thousands of Floquet cycles, providing evidence for slow entanglement spreading characteristic of the MBL regime. These results demonstrate that programmable quantum processors can serve as experimental platforms for probing nonergodic quantum many-body dynamics and exploring localization phenomena in regimes beyond the reach of classical simulations.
• Abstract（参考訳）: 多体ローカライゼーション(MBL)は、相互作用する量子系が熱化を回避し、初期状態の永続記憶と遅い絡み合い成長をもたらすメカニズムを提供する。 これらの動的シグネチャを大規模システムや長い進化時間で証明することは、古典的なシミュレーションと現在の量子デバイスの両方にとって依然として困難である。 ここでは,IBM量子プロセッサ上の最大144量子ビットを用いた準周期浮動小数点演算系におけるエルゴディック-MBLクロスオーバーを実験的に検討する。 5000サイクルに達するディープフロケット回路を実装することで、従来の量子コンピューティング実験で探索されたレシエーションを超えた、長時間の多体ダイナミクスにアクセスすることができる。 自己相関関数の測定は、弱い準周期的ポテンシャル強度での急激な熱化から強い不規則状態における持続的相関への円滑な交差を示す。 特に, 1次元システムに加えて, 2次元システムにおける局所化挙動と整合した明確なシグネチャも観察する。 さらに、量子フィッシャー情報は何千ものフロッケサイクルにまたがる対数的成長を示し、MBL体制の特徴を緩やかな絡み合いが広がる証拠となる。 これらの結果は、プログラム可能な量子プロセッサが、非エルゴード量子多体ダイナミクスを探索し、古典的なシミュレーションの範囲を超えた状態における局所化現象を探索するための実験的なプラットフォームとして機能することを示した。

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