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近-term量子计算机上的自适应分区模拟量子模拟:金刚石中NV中心的非经典自由感应衰减

量子物理 2023-11-10 v2 介观与纳米尺度物理

摘要

利用可控量子器件模拟量子物理的想法早在几十年前就被提出。随着量子技术的广泛发展,大规模模拟,例如通过定制模仿目标系统的人工哈密顿量进行的模拟量子模拟,已在精密的量子实验平台上实现。然而,由于显著噪声与连接性带来的限制,模拟量子模拟在近-term量子计算平台上通常不可行。在此我们提出一种在近-term量子器件上的替代性模拟量子模拟方法。我们的方法基于量子器件的性能将环境自适应地划分为若干组,从而规避上述限制。我们将该方法应用于模拟金刚石NV^-中心中电子自旋与大量核耦合的自由感应衰减,并研究由核自旋极化诱导的非经典性。该模拟在IBM量子计算机上与真实器件及模拟器协同实现。我们还应用该方法处理由量子比特间串扰引起的非经典噪声。本工作为在含噪近-term量子计算机上模拟大规模材料提供了一种灵活思路。

关键词

引用

@article{arxiv.2303.01970,
  title  = {Adaptively partitioned analog quantum simulation on near-term quantum computers: The nonclassical free-induction decay of NV centers in diamond},
  author = {Yun-Hua Kuo and Hong-Bin Chen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2303.01970},
  year   = {2023}
}

备注

18 pages and 11 figures