論文の概要: Continuous-time quantum control across an exponentially small bottleneck in a frustrated Ising ring model
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.07168v1
- Date: Fri, 05 Jun 2026 11:38:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-08 14:33:29.711731
- Title: Continuous-time quantum control across an exponentially small bottleneck in a frustrated Ising ring model
- Title（参考訳）: フラストレーションイジング環モデルにおける指数的に小さなボトルネックを越える連続時間量子制御
- Authors: Vincenzo Roberto Arezzo, Kiran Thengil, Giuseppe Santoro,
- Abstract要約: 連続時間量子アニール(Continuous-time Quantum Annealing, QA)は、非自明な多体システムの基底状態を作成するための戦略である。
フラストレーションのあるイジング環におけるアニーリングスケジュールに対する量子制御の実装方法を示す。
- 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: Continuous-time Quantum Annealing (QA) is a strategy for preparing the ground state of nontrivial many-body systems. In its standard form, the dynamics is generated by a time-dependent interpolation between a simple driving Hamiltonian and the target problem Hamiltonian, usually implemented through a linear schedule. This approach faces the crucial bottleneck of small spectral gaps, which may require exponentially long annealing times to ensure adiabaticity. Here, we show how to implement quantum control over the annealing schedule in a frustrated Ising ring, one of the simplest models exhibiting an exponentially small bottleneck gap. By optimizing smooth continuous-time annealing schedules with a dressed-CRAB approach, and using a digitized representation of the dynamics to efficiently evaluate gradients, we construct protocols that strongly outperform standard fixed schedules. The optimized dynamics bypasses the bottleneck through a strongly nonadiabatic mechanism, leading to efficient ground-state preparation despite the exponentially small minimum gap. In particular, the annealing time required to reach a fixed residual-energy threshold is found to grow linearly with system size rather than exponentially. We further examine a lowest-order variational counter-diabatic correction and find that, once schedule optimization is allowed, it does not lead to any improvement.
- Abstract（参考訳）: 連続時間量子アニール(Continuous-time Quantum Annealing, QA)は、非自明な多体システムの基底状態を作成するための戦略である。
標準的な形式では、力学は単純駆動ハミルトニアンと目標問題ハミルトニアンの間の時間依存補間によって生成され、通常は線形スケジュールによって実装される。
このアプローチは小さなスペクトルギャップの致命的なボトルネックに直面しており、断熱性を確保するために指数的に長いアニール時間を必要とする可能性がある。
ここでは、指数的に小さなボトルネックギャップを示す最も単純なモデルの1つであるフラストレーションイジング環において、アニーリングスケジュールに対する量子制御を実装する方法を示す。
着衣-CRABアプローチでスムーズな連続時間アニーリングスケジュールを最適化し、ダイナミックスのデジタル化表現を用いて勾配を効率的に評価することにより、標準の固定スケジュールを強く上回るプロトコルを構築する。
最適化されたダイナミクスは、強い非断熱的なメカニズムによってボトルネックを回避し、指数的に小さな最小のギャップにもかかわらず、効率的な基底状態の準備をもたらす。
特に, 一定の残留エネルギー閾値に達するのに必要なアニール時間は指数的にではなく, システムサイズとともに線形に増大することがわかった。
さらに、最低階の変動対断補正を検証し、スケジュール最適化が許されると、いかなる改善をもたらさないことを確認する。
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