在离子阱量子计算机上观测非厄米超音速模式
量子物理
2025-04-15 v2 强关联电子
摘要
量子计算机长期以来被认为在模拟量子多体物理方面具有优势。虽然以往的工作大多集中在厄米系统,我们展示了变分量子电路在非厄米系统的动力学和平衡态物理的资源高效模拟中的能力,揭示了超越标准厄米量子机器的新现象。我们采用一种用于费米子系统的变分量子编译方案,减少了门数量,节省了量子比特,并消除了后选择的需要,而后选择是标准 Trotterization 模拟非厄米动力学的主要挑战。实验中,我们在一个 的费米子链上,在非厄米局域相互作用淬火后,观测到连通密度-密度关联函数中的超音速模式,而在厄米系统中,该模式将被 Lieb-Robinson 界所禁止。此外,我们研究了由张量网络生成的顺序量子电路,用于基态制备(此处定义为具有最低实部特征值的本征态),并采用方差最小化方案。通过在 Quantinuum H1 量子处理器上的离子阱实现,我们仅用 3 个量子比特就准确捕获了耗散自旋链(长度至 )在奇异点附近的关联函数和能量。基于这些进展,我们提供了一个解析示例,证明在量子计算机上从某些初始态模拟单量子比特非厄米动力学 时间是困难的,这为利用量子计算模拟非厄米物理的机遇和局限提供了见解。
关键词
引用
@article{arxiv.2406.15557,
title = {Observation of a non-Hermitian supersonic mode on a trapped-ion quantum computer},
author = {Yuxuan Zhang and Juan Carrasquilla and Yong Baek Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.15557},
year = {2025}
}