論文の概要: Simulating Condensed Matter Physics on Quantum Hardware
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.02721v2
- Date: Thu, 04 Jun 2026 06:27:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-05 19:21:33.091036
- Title: Simulating Condensed Matter Physics on Quantum Hardware
- Title（参考訳）: 量子ハードウェアにおける凝縮物質物理のシミュレーション
- Authors: Ruizhe Shen, Tianqi Chen, Tommy Tai, Jin Ming Koh, Pouyan Ghaemi, Ching Hua Lee,
- Abstract要約: このレビューでは、ゲートベースのデジタル量子コンピュータシミュレーションが強調され、アナログ実験は相補的なベンチマークとして議論されている。
まず、超伝導量子ビット、トラップイオン、超低温原子、リドバーグアレイ、フォトニックシステム、モアレ量子材料など、主要なハードウェアプラットフォームについてレビューする。
この基礎の上に、凝縮物質物理学、基底状態問題、強相関物質、トポロジカル位相、非平衡力学、開系物理学、高エネルギー物理に着想を得たシミュレーションの代表的な応用について論じる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.278921497619336
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum hardware platforms are getting increasingly sophisticated in their ability to simulate condensed matter, including but not limited to strongly-correlated, topological, and non-equilibrium phenomena. This review surveys recent progress in quantum-hardware-based simulations of condensed matter, primarily emphasizing gate-based digital quantum computer simulation, with analog experiments discussed as complementary benchmarks. We first review major hardware platforms, including superconducting qubits, trapped-ions, ultracold atoms, Rydberg arrays, photonic systems, and moire quantum materials. We then introduce the basic ingredients of digital quantum simulation. Building on this foundation, we discuss representative applications to condensed-matter physics, spanning ground-state problems, strongly correlated matter, topological phases, non-equilibrium dynamics, open-system physics, and high-energy-physics-inspired simulations. Finally, we summarize key methodological tools used in state-of-the-art quantum-simulation workflows. We emphasize that present noisy quantum simulations serve not only as near-term demonstrations, but also as prototypes for the encodings, diagnostic protocols and error-control strategies required for future fault-tolerant quantum simulation.
- Abstract（参考訳）: 量子ハードウェアプラットフォームは、強相関、トポロジカル、非平衡現象に限らず、凝縮物質をシミュレートする能力がますます洗練されつつある。
本稿では, ゲート型ディジタル量子コンピュータシミュレーションを主眼とする凝縮物質の量子ハードウエアシミュレーションの最近の進歩を, 相補的なベンチマークとして議論したアナログ実験で概説する。
まず、超伝導量子ビット、トラップイオン、超低温原子、リドバーグアレイ、フォトニックシステム、モアレ量子材料など、主要なハードウェアプラットフォームについてレビューする。
次に,デジタル量子シミュレーションの基本要素を紹介する。
この基礎の上に、凝縮物質物理学、基底状態問題、強相関物質、トポロジカル位相、非平衡力学、開系物理学、高エネルギー物理に着想を得たシミュレーションの代表的な応用について論じる。
最後に、最先端の量子シミュレーションワークフローで使用される重要な方法論ツールを要約する。
現在のノイズ量子シミュレーションは、短期的な実証だけでなく、符号化、診断プロトコル、将来のフォールトトレラント量子シミュレーションに必要なエラー制御戦略のプロトタイプとしても機能することを強調する。
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