在数字量子计算机上研究伊辛链的交换操作
量子物理
2021-08-11 v1
摘要
伊辛链的铁磁态可以表示一个二重简并子空间,或等价地表示一个受能隙保护免受激发的逻辑量子比特。我们研究了一种类编织的交换操作,通过量子比特子空间中态的移动来实现,这类似于Kitaev链中的局域边缘模。该系统由一维几何中的两条伊辛链组成,其中该操作通过基态的绝热时间演化来模拟。时间演化通过Suzuki-Trotter展开在基本单量子比特和双量子比特量子门上实现,使用IBM的Aer QASM模拟器。我们研究了系统保真度作为演化和系统参数的函数,以获得不同系统尺寸下的最优效率和精度。还讨论了实现的各个方面,包括电路深度、Trotter化误差以及与含噪中等规模量子(NISQ)硬件相关的量子门误差。我们表明,量子门误差,即比特翻转、相位误差,是决定系统保真度的主要因素,因为即使对于适中的Trotter时间步长值,Trotter误差和绝热条件也不那么严格。我们在每条伊辛链最多11个格点的系统上达到了>99%的最优保真度,并且发现对于高于90%保真度的单个类编织操作的最有效实现需要约~10^{3}量级的电路深度,将单个门误差限制在小于~10^{-6},而这在当前NISQ硬件中是被禁止的。
引用
@article{arxiv.2103.05502,
title = {Investigating the Exchange of Ising Chains on a Digital Quantum Computer},
author = {Bassel Heiba Elfeky and Matthieu C. Dartiailh and S. M. Farzaneh and Javad Shabani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.05502},
year = {2021}
}