論文の概要: Simulating the Dicke Model on Qubit-Based and hybrid Qubit-Boson-Based Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.18546v1
• Date: Mon, 20 Jul 2026 22:25:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-22 19:05:05.256976
• Title: Simulating the Dicke Model on Qubit-Based and hybrid Qubit-Boson-Based Quantum Computers
• Title（参考訳）: Qubit-basedおよびハイブリッドQubit-Boson-Based Quantum ComputerにおけるDickeモデルのシミュレーション
• Authors: Aravind P. Babu, Seongjin Ahn, Jing Sun, Augustas G. Landsbergis, Andrey S. Moskalenko, Marko J. Rančić,
• Abstract要約: 我々は,デジタルおよびハイブリッド量子コンピューティングプラットフォーム上での有限サイズディックモデルを調べるための変分フレームワークを開発する。 得られたモデルがディックモデルの特徴的臨界挙動を適切な大スピン極限で再現することを示す。 量子資源を減少させるために、ボゾン自由度を直接活用する相補的ハイブリッド量子ビット-ボゾン変分アンサッツを導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0116943344776526
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The Dicke model provides a fundamental description of collective light-matter interactions and has long served as a testbed for exploring a wide range of physical phenomena in quantum optics and condensed matter physics. In this work, we develop a variational framework for investigating the finite-size Dicke model on both fully qubit-based (digital) and hybrid qubit boson based (digital-analogue) quantum computing platforms. We show that the resulting model reproduces the characteristic critical behavior of the Dicke model in the appropriate large-spin limit while remaining suitable for implementation on both classical emulators of quantum computers and actual trapped ion quantum computers, albeit in the case of latter somewhat limited by noise. Finally, we introduce a complementary hybrid qubit-bosonic variational ansatz that directly exploits the bosonic degree of freedom to reduce quantum resources and discuss its potential implementation on hybrid quantum hardware. Our results establish a scalable, symmetry-aware framework for variational quantum simulations of collective light-matter systems and provide a pathway toward efficient simulations of more general spin-boson models on near-term quantum devices.
• Abstract（参考訳）: ディックモデルは集合的な光-物質相互作用の基本的な記述を提供しており、量子光学や凝縮物質物理学における幅広い物理現象を探索するためのテストベッドとして長年使われてきた。 本研究では,完全量子ビットベース(デジタル)およびハイブリッド量子ビットボソンベース(デジタルアナログ)量子コンピューティングプラットフォーム上で,有限サイズディックモデルを解析するための変分フレームワークを開発する。 その結果,Dickeモデルの特徴的臨界挙動を,量子コンピュータの古典的エミュレータと実際に閉じ込められたイオン量子コンピュータの両方に実装するのに相応しいが,後者はノイズによってある程度制限されている。 最後に、量子資源を減らすためにボソニックな自由度を直接利用し、ハイブリッド量子ハードウェアへの実装の可能性について議論する、相補的ハイブリッド量子ビット-ボソニック変分アンサッツを導入する。 本研究は, 近距離量子デバイス上でのより一般的なスピンボソンモデルの効率的なシミュレーションへの道筋として, 集団光マター系の変分量子シミュレーションのためのスケーラブルで対称性に配慮したフレームワークを構築した。

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