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具有脉冲级控制的量子计算机上量子多体疤痕的误差缓解模拟

量子物理 2023-11-03 v2 统计力学 强关联电子

摘要

量子多体疤痕是一种引人入胜的动力学机制,当量子系统制备于某些初态时,会表现出相干动力学和长程关联。我们利用这种相干性与多体关联的结合,通过让当前量子计算设备模拟多达19个格点的混合场伊辛链中反铁磁初态的动力学,来基准测试这些设备的性能。除了计算局域可观测量的动力学外,我们还计算了 Loschmidt 回波和一个非平庸的连通关联函数,该函数可观测疤痕动力学中的长程多体关联。我们发现,即使在各种误差源存在的情况下,相干动力学仍能持续多达40个 Trotter 步。为获得这些结果,我们运用了多种误差缓解技术,包括噪声定制、零噪声外推、动力学解耦以及基于物理动机的测量结果后选择。关键在于,我们还发现使用脉冲级控制来实现伊辛相互作用,相比该相互作用基于标准 CNOT 的编译方式带来了显著改进。我们的结果展示了误差缓解技术与脉冲级控制在当前量子硬件上探测多体相干与关联效应的能力。

关键词

引用

@article{arxiv.2203.08291,
  title  = {Error-Mitigated Simulation of Quantum Many-Body Scars on Quantum Computers with Pulse-Level Control},
  author = {I-Chi Chen and Benjamin Burdick and Yongxin Yao and Peter P. Orth and Thomas Iadecola},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2203.08291},
  year   = {2023}
}

备注

10+9 pages 7+5 figures