論文の概要: Model-agnostic cooling algorithms for strongly interacting fermions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.01029v1
• Date: Fri, 01 May 2026 18:50:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-05 20:33:49.543622
• Title: Model-agnostic cooling algorithms for strongly interacting fermions
• Title（参考訳）: 強相互作用フェルミオンに対するモデル非依存冷却アルゴリズム
• Authors: Henning Schlömer, Liyuan Chen, Susanne F. Yelin, Hong-Ye Hu,
• Abstract要約: スペクトル情報を必要としない対称性保存冷却アルゴリズムを導入する。 高温超伝導体に関連する正準相関フェルミオンモデルについて,本プロトコルをベンチマークした。 その結果,強い相関性を持つフェルミオン状態を生成するための一般的な戦略として,ランダム化散逸冷却が確立された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9362153302460742
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Strongly interacting fermions underpin some of the most challenging problems in condensed matter physics, such as high-temperature superconductivity. The low-energy states of these systems encode their essential microscopic properties, yet remain largely inaccessible to classical methods. Quantum simulation offers a promising path forward, and among state-preparation strategies, engineered dissipation has emerged as a particularly compelling approach. Existing cooling protocols, however, typically rely on knowledge of the quasiparticle spectrum or mappings to free-fermion limits. In this letter, we introduce a randomized, symmetry-preserving cooling algorithm that requires no spectral information, using only local coupling operators to ancilla degrees of freedom with randomly sampled energy splittings to drive generic fermionic systems toward their low-energy manifold. We benchmark the protocol on canonical correlated fermionic models relevant to high-temperature superconductors, spanning metallic, density-wave, paired, superconducting, and phase-separated phases. Across all models, we observe universal cooling behavior: monotonic energy relaxation, concentration of spectral weight at low energies, and stabilization of correlated ground-state order. Our results establish randomized dissipative cooling as a general strategy for preparing strongly correlated fermionic states on programmable quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 強い相互作用を持つフェルミオンは、高温超伝導など、凝縮物質物理学において最も難しい問題の一つである。 これらのシステムの低エネルギー状態は、それらの必須の顕微鏡的性質を符号化するが、古典的な方法にはほとんどアクセスできない。 量子シミュレーションは将来性があり、国家準備戦略の中で、特に魅力的なアプローチとして、エンジニアリングされた散逸が出現している。 しかし、既存の冷却プロトコルは、通常準粒子スペクトルや自由フェルミオン限界へのマッピングの知識に依存している。 本稿では, 局所結合演算子のみを用いて, ランダムにサンプリングしたエネルギー分割を行い, 一般フェルミオン系を低エネルギー多様体へ駆動する, スペクトル情報を必要としないランダム化・対称性保存冷却アルゴリズムを提案する。 本研究では, 高温超伝導体, 金属, 密度波, ペア, 超伝導, 相分離相に関する正準相関フェルミオンモデルについてベンチマークを行った。 すべてのモデルにおいて、単調なエネルギー緩和、低エネルギーでのスペクトル重みの集中、相関した基底状態秩序の安定化など、普遍的な冷却挙動を観察する。 その結果,プログラム可能な量子デバイス上で強相関のフェルミオン状態を作成するための一般的な戦略として,ランダム化散逸冷却が確立された。

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