論文の概要: A universal and efficient hybrid digital-analog fermionic quantum simulator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.05517v1
• Date: Wed, 03 Jun 2026 23:44:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-05 22:39:44.442185
• Title: A universal and efficient hybrid digital-analog fermionic quantum simulator
• Title（参考訳）: 汎用的で効率的なハイブリッドデジタルアナログフェルミオン量子シミュレータ
• Authors: Hao-Tian Wei, Kaden R. A. Hazzard,
• Abstract要約: フェルミオン型超低温原子プラットフォームを用いた量子シミュレーションのための普遍的なフレームワークを提案する。 既存のハードウェア上の変分アルゴリズムが、ハードウェアのネイティブなハミルトニアンよりはるかに多くのボディシステムをシミュレートできることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.21485350418225244
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a universal framework to harness fermionic ultracold atom platforms for quantum simulation, showing how variational algorithms on existing hardware can simulate many-body systems well beyond the hardware's native Hamiltonian. Our analysis provides evidence that one can quantum simulate the ground-state properties of a broad class of gapless target Hamiltonians of local observables in a quantum evolution time that grows polynomially with the inverse relative error, $T\sim O(\mathrm{poly}(1/ε))$ up to logarithmic corrections, offering an exponential speedup over na{ï}ve classical algorithms such as exact diagonalization. We provide numerical evidence and theoretical argument that this holds for energy density, density-density, and spin-spin correlations in three qualitatively distinct models -- the repulsive Hubbard model; a Hubbard model augmented with nearest-neighbor attractive interactions, which introduces the phenomenon of pairing; and the Hofstadter-Hubbard model, which introduces a gauge field and fractional quantum Hall physics. This work demonstrates quantum simulation using current fermionic platforms far beyond the models natively implemented in the hardware.
• Abstract（参考訳）: 我々は,フェルミオン型超低温原子プラットフォームを量子シミュレーションに利用するための普遍的なフレームワークを提案し,既存のハードウェア上の変分アルゴリズムが,ハードウェアのネイティブなハミルトニアンよりもはるかに多くのボディシステムをシミュレートできることを示す。 我々の分析は、量子進化時間において局所可観測物の広い種類のギャップのない標的ハミルトニアンの基底状態特性を量子的にシミュレートできることを示す。 エネルギー密度,密度密度,スピンスピンの相関が3つの定性的に異なるモデル – 反発型ハバードモデル,ペアリングの現象を生じる最も近い隣り合う魅力的な相互作用で拡張されたハバードモデル,ゲージ場と分数量子ホール物理を導入するホフスタッター・ハバードモデル – で成り立つという数値的な証拠と理論的議論を提供する。 この研究は、ハードウェアにネイティブに実装されたモデルを超えて、現在のフェルミオンプラットフォームを用いた量子シミュレーションを実証する。

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