論文の概要: Quantum simulation of field-tunable spin spectroscopy of the quantum magnet Cs2CoCl4 on a trapped-ion quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.03671v1
- Date: Fri, 02 Oct 2026 17:41:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-06 00:14:30.534939
- Title: Quantum simulation of field-tunable spin spectroscopy of the quantum magnet Cs2CoCl4 on a trapped-ion quantum computer
- Title（参考訳）: 捕捉イオン量子コンピュータを用いた量子マグネットCs2CoCl4の磁場可変スピン分光の量子シミュレーション
- Abstract要約: 我々は、わずか420量子ビットゲートを含む量子回路を用いて、36サイトHeisenberg XXZ鎖の磁気励起スペクトルとスピンダイナミクスをシミュレートした。
我々は、この磁気進化の相補的なシグネチャを示す、近接するスピン相関の興味深い磁場駆動の符号反転を観察する。
その結果、回路圧縮と誤差軽減により、ノイズの多い量子プロセッサが集団励起と局所磁気相関の両方を回復できることが示されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6587880505643052
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The collective excitation spectra of quantum magnets provide a direct test of quantum computers as tools for studying strongly correlated matter. Hardware noise limits the circuit depths available for these calculations, leaving the question of how much magnetic information can survive circuit compression. Using IonQ's 36 qubit Forte Enterprise processor, we simulate the magnetic excitation spectra and spin dynamics of a 36 site Heisenberg XXZ chain describing the quantum magnet Cs2CoCl4 in a transverse field using quantum circuits containing just 420 two qubit gates. The workflow combines an ancilla free local kick protocol with classical tensor network compression, encoding both ground state preparation and time evolution. The reconstructed dynamical structure factors capture the evolution from a broad two spinon continuum toward a dispersive branch with magnon character near the expected critical field. We observe an interesting field driven sign reversal of the nearest neighbor spin correlations which shows a complementary signature of this magnetic evolution. Our error mitigation methods bring the reconstructed total spectra into close agreement with density matrix renormalization group calculations, with Pearson correlation and structural similarity above 0.9 and normalized mean squared error below 0.15. We also perform comparisons with experimental inelastic neutron scattering measurements to connect the recovered excitations to the material's magnetic response. Our results demonstrate that circuit compression and error mitigation allow noisy quantum processors to recover both collective excitations and local magnetic correlations providing a quantitative benchmark for quantum spectroscopy and a basis for extending these methods to more complex magnetic systems.
- Abstract（参考訳）: 量子マグネットの集合励起スペクトルは、強い相関性を持つ物質を研究するためのツールとして、量子コンピュータの直接試験を提供する。
ハードウェアノイズは、これらの計算で利用可能な回路深さを制限し、どれだけの磁気情報が回路圧縮に耐えられるかという疑問を残している。
我々はIonQの36 qubit Forte Enterpriseプロセッサを用いて、36サイトHeisenberg XXZ鎖の磁気励起スペクトルとスピンダイナミクスをシミュレートし、量子磁石Cs2CoCl4をわずか420個の量子ビットゲートを含む量子回路を用いて横磁場で記述する。
このワークフローは、アンシラフリーのローカルキックプロトコルと古典的なテンソルネットワーク圧縮を組み合わせて、基底状態の準備と時間進化の両方を符号化する。
再構成された動的構造因子は、広い2つのスピノン連続体から、期待される臨界場の近くにマグノン特性を持つ分散分岐への進化を捉えている。
我々は、この磁気進化の相補的なシグネチャを示す、近接するスピン相関の興味深い磁場駆動の符号反転を観察する。
誤差緩和法により、再構成された全スペクトルは密度行列再正規化群計算と密接に一致し、ピアソン相関と構造的類似性は0.9以上、正規化平均2乗誤差は0.15以下となった。
また、回復した励起と材料の磁気応答を結びつけるために、実験的な非弾性中性子散乱測定との比較を行った。
回路圧縮と誤差低減により, 量子分光の定量的ベンチマークと, より複雑な磁気システムへ拡張するための基礎となる, 集合励起と局所磁気相関の両方を回復できることを示す。
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