受物理启发的共振价键态量子模拟——自旋液体基态的原型模板
强关联电子
2023-08-15 v1 材料科学
量子物理
摘要
自旋液体——一种涌现的、奇异的集体物质相——近年来引起了极大的关注。虽然在实验上,许多潜在候选材料已被提出并实现,但由于涌现相固有的强关联特性,理论建模显示此类行为的真实材料可能面临严峻挑战。过去几十年里,第二次量子革命作为一种新颖计算范式的先驱,有能力引发计算物理的根本性演进。在本报告中,我们努力利用后者的力量来研究一个原型模型——Kagome 反铁磁体的自旋-1/2 原胞。已知此类原胞的扩展晶格具有磁无序的自旋液体基态。我们采用密度矩阵重整化群(DMRG)等稳健的经典数值技术,通过矩阵乘积态(MPS)表述来辨识基态的性质。随后,我们利用所获得的见解构造了一个具有简化可测物的辅助哈密顿量,并设计了一个模块化且门高效的 ansatz。借助稳健的误差缓解策略,我们能够证明该 ansatz 即使在真实的 IBMQ 后端上也能以能量 1% 以内的精度准确表示目标基态。由于该协议在单元胞数量、门需求以及测量次数上均呈线性缩放 O(n),它可直接推广到更大的 Kagome 晶格,从而为在量子设备上高效构造自旋液体基态铺平道路。
引用
@article{arxiv.2308.06360,
title = {Physics inspired quantum simulation of resonating valence bond states -- a prototypical template for a spin-liquid ground state},
author = {Manas Sajjan and Rishabh Gupta and Sumit Suresh Kale and Vinit Singh and Keerthi Kumaran and Sabre Kais},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.06360},
year = {2023}
}