論文の概要: Preparing a Thermofield Double State with Feedback Quantum Algorithms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.01653v1
• Date: Thu, 02 Jul 2026 03:25:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-03 19:45:08.650521
• Title: Preparing a Thermofield Double State with Feedback Quantum Algorithms
• Title（参考訳）: フィードバック量子アルゴリズムによる熱場二重状態の準備
• Authors: Guilherme E. L. Pexe, Lucas A. M. Rattighieri, Felipe F. Fanchini, Dario Rosa, Amilson R. Fritsch,
• Abstract要約: 相関した熱状態の基底状態の準備は、量子重力モデルと量子プロセッサ上の多体熱力学をシミュレートするための基本的な前提条件である。 本研究では,2結合Sachdev-Ye-Kitaevモデル(Maldacena-Qiモデル)の基底状態構築について検討する。 ITETR-FALQONプロトコルは,仮想時間拡張FALQONに存在する仮想時間進化と時間再スケーリング機構を統合する。
• 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: The efficient preparation of correlated thermal states, such as the Thermofield Double (TFD) state, is a fundamental prerequisite for simulating quantum gravity models and many-body thermodynamics on quantum processors. In this work, we investigate the ground state preparation of the Two Coupled Sachdev-Ye-Kitaev model, known as the Maldacena-Qi model, which is dual to a traversable wormhole in $AdS_2$, utilizing feedback-based quantum algorithms. We demonstrate that the standard feedback-based quantum algorithm (FALQON) and its time-rescaled variant (TR-FALQON) face severe kinetic limitations in this system, failing to converge to the highly entangled ground state when initialized in trivial product states. To overcome these barriers, we propose the hybrid ITE-TR-FALQON protocol, which integrates the imaginary-time evolution present in imaginary-time-enhanced FALQON (ITE-FALQON) with the time-rescaling mechanism. Our numerical results indicate that the introduction of non-unitary dynamics is strictly necessary to break symmetry traps and filter out excited states, while time-rescaling drastically accelerates algorithm convergence. The proposed method achieves fidelities close to unity and reproduces the von Neumann and Rényi entropy spectra of the exact TFD state with high precision.
• Abstract（参考訳）: 熱場二重状態(TFD)のような相関した熱状態の効率的な調製は、量子重力モデルと量子プロセッサ上の多体熱力学をシミュレートするための基本的な前提条件である。 本研究では,フィードバックに基づく量子アルゴリズムを用いて,2結合Sachdev-Ye-Kitaevモデル(Maldacena-Qiモデル)の基底状態準備について検討する。 本研究では, 標準フィードバックベース量子アルゴリズム (FALQON) とその時変変量 (TR-FALQON) が, 自明な生成物状態に初期化されると, 高絡み合った基底状態に収束することができないことを実証する。 これらの障壁を克服するために,仮想時間拡張FALQON(ITE-FALQON)に存在する仮想時間進化と時間再スケーリング機構を統合するハイブリッドITE-TR-FALQONプロトコルを提案する。 数値計算の結果,非単位力学の導入は対称性のトラップを破り,励起状態をフィルタリングするためには厳密に必要であり,時間再スケーリングはアルゴリズムの収束を劇的に加速させることがわかった。 提案手法は単体に近い忠実度を達成し,高精度なTFD状態のフォン・ノイマンおよびレニイエントロピースペクトルを再現する。

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