利用室温p-bit可扩展地模拟无符号问题的哈密顿量
量子物理
2019-10-23 v5
摘要
不断发展的量子计算领域基于q-bit的概念，q-bit是0和1的脆弱叠加态，其物理实现需要低温环境，并需具挑战性的相干耦合技术来使它们纠缠。相比之下，概率比特或p-bit是一种在0和1之间涨落的鲁棒经典实体，可利用当今技术在室温下实现。在此，我们展示由室温p-bit构建的概率协处理器可用于加速一类特殊的量子多体系统（即无符号问题或stoquastic）的模拟，利用著名的Suzuki-Trotter分解将维量子多体哈密顿量映射为+1维经典哈密顿量。该映射允许经典计算机高效模拟量子系统，并常用于软件中执行量子蒙特卡洛（QMC）算法。相比之下，我们展示基于紧凑嵌入式MTJ的协处理器可作为此类QMC算法的高效硬件加速器，与优化的CPU实现相比提供数个数量级的速度提升。利用真实的器件级SPICE仿真，我们证明使用现有技术在室温下运行的经典p-电路可获得正确的量子关联。所提出的协处理器可作为研究stoquastic量子多体系统的工具，克服物理量子退火机相关的挑战。
引用
@article{arxiv.1810.07144,
title = {Scalable Emulation of Sign-Problem$-$Free Hamiltonians with Room Temperature p-bits},
author = {Kerem Y. Camsari and Shuvro Chowdhury and Supriyo Datta},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.07144},
year = {2019}
}
备注
Fixed minor typos and expanded Appendix