محاكاة الكم التناظرية مع البتات الكمومية ذات التردد الثابت

محاكاة الكم التناظرية مع البتات الكمومية ذات التردد الثابت

الطابع الزمني: 22 فبراير 2024 8:02 صباحًا

شون غريناواي1، آدم سميث2,3، فلوريان مينت1,4، ودانيال مالز5,6

1قسم الفيزياء ، مختبر بلاكيت ، إمبريال كوليدج لندن ، طريق الأمير كونسورت ، SW7 2BW ، المملكة المتحدة
2كلية الفيزياء وعلم الفلك، جامعة نوتنغهام، نوتنغهام، NG7 2RD، المملكة المتحدة
3مركز الرياضيات والفيزياء النظرية للأنظمة الكمومية غير المتوازنة، جامعة نوتنغهام، نوتنغهام، NG7 2RD، المملكة المتحدة
4هيلمهولتز-زينتروم دريسدن-روسيندورف، Bautzner Landstraße 400، 01328 دريسدن، ألمانيا
5معهد ماكس بلانك للبصريات الكمومية، شارع هانز كوبفيرمان. 1، 85748 جارشينج، ألمانيا
6قسم الفيزياء، الجامعة التقنية في ميونيخ، James-Franck-Straße 1، 85748 Garching، ألمانيا

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

نقوم بشكل تجريبي بتقييم مدى ملاءمة البتات الكمومية ذات الترددات الثابتة والتفاعلات الثابتة لتحقيق عمليات المحاكاة الكمومية التناظرية لأنظمة الدوران. نحن نختبر مجموعة من المعايير الضرورية لتحقيق هذا الهدف على معالج كمي تجاري يستخدم التصوير المقطعي الكمي الكامل والتصوير المقطعي هاميلتون الأكثر كفاءة. تم تحديد الأخطاء الكبيرة في البتات المفردة ذات السعات المنخفضة كعامل مقيد يمنع تحقيق عمليات المحاكاة التناظرية على الأجهزة المتاحة حاليًا. بالإضافة إلى ذلك نجد ديناميكيات زائفة في غياب نبضات المحرك، والتي نحددها من خلال الاقتران المتماسك بين الكيوبت وبيئة منخفضة الأبعاد. مع تحسينات معتدلة، قد يكون من الممكن إجراء محاكاة تناظرية لعائلة غنية من هاميلتونيين الذين يعتمدون على الوقت في دوران العديد من الأجسام.

محاكاة الكم التناظرية مع البتات الكمومية ذات التردد الثابت وذكاء بيانات PlatoBlockchain. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] ليونيد ف. عبد الرحيموف، عمران محبوب، هيراكو تويدا، كوسوكي كاكوياناجي، يويتشيرو ماتسوزاكي، وشيرو سايتو. تحديد أنواع مختلفة من العيوب عالية التردد في الكيوبتات فائقة التوصيل. بي آر إكس كوانتوم، 3: 040332، ديسمبر 2022. 10.1103/​PRXQuantum.3.040332. عنوان URL 10.1103/​PRXQuantum.3.040332.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.040332

[2] إم دي ساجد أنيس، آبي ميتشل، هيكتور أبراهام، أدو أوفي، روشيشا أغاروال، غابرييل أغلياردي، ميراف أهاروني، فيشنو أجيث، إسماعيل يونس أخالوايا، غادي ألكساندروفيتش، وآخرون. تجارب Qiskit، متاحة على github.com/qiskit/qiskit-experiments. عنوان URL https://​/github.com/Qiskit/​qiskit-experiments.git.
https://​/github.com/Qiskit/qiskit-experiments.git

[3] إم دي ساجد أنيس، آبي ميتشل، هيكتور أبراهام، أدو أوفي، روشيشا أغاروال، غابرييل أغلياردي، ميراف أهاروني، فيشنو أجيث، إسماعيل يونس أخالوايا، غادي ألكساندروفيتش، وآخرون. كيسكيت: إطار عمل مفتوح المصدر للحوسبة الكمومية، 2021.

[4] فرانك أروت ، كونال آريا ، رايان بابوش ، ديف بيكون ، جوزيف سي باردين ، رامي باريندز ، روباك بيسواس ، سيرجيو بويكسو ، فرناندو جي إس إل برانداو ، ديفيد أ بويل ، وآخرون. التفوق الكمي باستخدام معالج فائق التوصيل قابل للبرمجة. الطبيعة ، 574 (7779): 505-510 ، 2019. 10.1038 / s41586-019-1666-5.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-019-1666-5

[5] رامي باريندز، علي رضا شعباني، لوكاس لاماتا، جوليان كيلي، أنطونيو ميزاكابو، يو لاس هيراس، ريان بابوش، أوستن جي فاولر، بروكس كامبل، يو تشن، وآخرون. الحوسبة الكمومية الرقمية الأدياباتيكية مع دائرة فائقة التوصيل. طبيعة، 534 (7606): 222-226، 2016. 10.1038/طبيعة17658.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nature17658

[6] ألكسندر بليز، وستيفن إم جيرفين، وويليام دي أوليفر. معالجة المعلومات الكمومية والبصريات الكمومية مع الديناميكا الكهربائية الكمومية للدائرة. نات. فيز، 16 (3): 247-256، 2020. 10.1038/​s41567-020-0806-z.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-020-0806 زي

[7] راينر بلات وكريستيان إف روس. المحاكاة الكمومية مع الأيونات المحاصرة. نات. فيز.، 8 (4): 277-284، 2012. 10.1038/nphys2252.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nphys2252

[8] أنطوان برويس وتييري لاهاي. فيزياء الأجسام المتعددة مع ذرات ريدبيرج التي يتم التحكم فيها بشكل فردي. نات. فيز.، 16 (2): 132-142، 2020. 10.1038/​s41567-019-0733-z.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-019-0733 زي

[9] جيري إم تشاو، أنطونيو دي كوركوليس، جاي إم غامبيتا، تشاد ريجيتي، بليك آر جونسون، جون إيه سمولين، جيم آر روزن، جورج إيه كيف، ماري بي روثويل، مارك بي كيتشن، وآخرون. بوابة تشابك بسيطة تعمل بالموجات الدقيقة من أجل البتات الكمومية فائقة التوصيل ذات التردد الثابت. فيز. القس ليت، 107 (8): 080502، 2011. 10.1103/​PhysRevLett.107.080502.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.080502

[10] جي إجناسيو سيراك وبيتر زولر. الأهداف والفرص في المحاكاة الكمومية. نات. فيز.، 8 (4): 264-266، 2012. 10.1038/nphys2275.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nphys2275

[11] SE de Graaf، L Faoro، LB Ioffe، S Mahashabde، JJ Burnett، T Lindström، SE Kubatkin، AV Danilov، و A Ya Tzalenchuk. أنظمة ذات مستويين في الأجهزة الكمومية فائقة التوصيل بسبب أشباه الجسيمات المحاصرة. الخيال العلمي. Adv.، 6 (51): eabc5055، 2020. 10.1126/​sciadv.abc5055.
https: / / doi.org/ 10.1126 / sciadv.abc5055

[12] ديفيد بي ديفينسينزو. التنفيذ المادي للحساب الكمي. فورتشر. فيز.، 48 (9-11): 771-783، 2000. 10.1002/​1521-3978(200009)48:9/​11<771::AID-PROP771>3.0.CO;2-E.
<a href="https://doi.org/10.1002/1521-3978(200009)48:9/113.0.CO;2-E”>https:/​/​doi.org/​10.1002/​1521-3978(200009)48:9/​11<771::AID-PROP771>3.0.CO;2-E

[13] يوكيان دونغ، يونغ لي، وين تشنغ، يو تشانغ، تشوانغ ما، شين شنغ تان، ويانغ يو. قياس انتشار الجسيمات شبه في كيوبت الإرسال فائق التوصيل. تطبيق. العلوم، 12 (17): 8461، 2022. 10.3390/​app12178461.
https: / / doi.org/ 10.3390 / app12178461

[14] مانويل إندريس، مارك تشينو، تاكيشي فوكوهارا، كريستوف ويتنبرغ، بيتر شاوس، كريستيان جروس، ليوناردو مازا، ماري كارمن بانولس، إل بوليت، إيمانويل بلوخ، وآخرون. مراقبة أزواج ثقب الجسيمات المترابطة وترتيب السلسلة في عوازل موت منخفضة الأبعاد. العلوم، 334 (6053): 200-203، 2011. 10.1126/science.1209284.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1126 / science.1209284

[15] يوليا إم جورجيسكو، وسهل أشهب، وفرانكو نوري. محاكاة الكم. القس وزارة الدفاع. فيز.، 86 (1): 153، 2014. 10.1103/​RevModPhys.86.153.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.153

[16] دانيال جريف، توماس أولينجر، جريجور جوتزو، ليتيسيا تارويل، وتيلمان إسلينجر. المغناطيسية الكمومية قصيرة المدى للفرميونات فائقة البرودة في شبكة بصرية. العلوم، 340 (6138): 1307-1310، 2013. 10.1126/science.1236362.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1126 / science.1236362

[17] ماركوس غرينر، وأولاف ماندل، وتيلمان إسلينجر، وتيودور هانش، وإيمانويل بلوخ. انتقال الطور الكمي من سائل فائق إلى عازل موت في غاز من ذرات فائقة البرودة. طبيعة، 415 (6867): 39-44، 2002. 10.1038/415039a.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / 415039a

[18] مايكل جي هارتمان. محاكاة الكم مع الفوتونات المتفاعلة. ، 18 (10): 104005، 2016. 10.1088/2040-8978/18/10/104005.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​2040-8978/​18/​10/​104005

[19] مايكل جي هارتمان، وفرناندو جي إس إل برانداو، ومارتن بي بلينيو. ظواهر الجسم المتعددة الكمومية في صفائف التجويف المزدوج. القس الضوئيات الليزر، 2 (6): 527-556، 2008. 10.1002/lpor.200810046.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1002 / lpor.200810046

[20] أندرو إيه هوك، وهاكان إي توريسي، وجينز كوخ. محاكاة الكم على الرقاقة مع دوائر فائقة التوصيل. نات. فيز.، 8 (4): 292-299، 2012. 10.1038/nphys2251.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / nphys2251

[21] مانيك كابيل، بيكاش ك بيهيرا، وبراسانتا ك بانيغراهي. المحاكاة الكمومية لمعادلة كلاين جوردون ومراقبة مفارقة كلاين في الكمبيوتر الكمومي لشركة آي بي إم. arXiv طبعة أولية arXiv:1807.00521، 2018. 10.48550/arXiv.1807.00521.
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.1807.00521
أرخايف: 1807.00521

[22] دانييل كوخ، وبريت مارتن، وسهيل باتيل، ولورا ويسينج، وبول إم ألسينج. إظهار تحديات عصر NISQ في تصميم الخوارزميات على الكمبيوتر الكمي 20 كيوبت من شركة IBM. AIP Adv., 10 (9): 095101, 2020. 10.1063/5.0015526.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0015526

[23] فيليب كرانتز، ومورتن كيرجارد، وفاي يان، وتيري بي أورلاندو، وسيمون جوستافسون، وويليام دي أوليفر. دليل مهندس الكم إلى الكيوبتات فائقة التوصيل. تطبيق. فيز. القس، 6 (2): 021318، 2019. 10.1063/1.5089550.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5089550

[24] بن بي لانيون، كورنيليوس هيمبل، دانييل نيغ، ماركوس مولر، رينيه جيريتسما، إف زارينجر، فيليب شندلر، جوليو تي باريرو، ماركوس رامباخ، غيرهارد كيرشماير، وآخرون. محاكاة الكم الرقمية العالمية مع الأيونات المحتجزة. العلوم، 334 (6052): 57-61، 2011. 10.1126/science.1208001.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1126 / science.1208001

[25] زهي لي، ليوجون زو، وتيموثي إتش هسيه. التصوير المقطعي هاميلتون عبر إخماد الكم. فيز. القس ليت، 124 (16): 160502، 2020. 10.1103/​PhysRevLett.124.160502.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.124.160502

[26] جين لين، فو تيان ليانغ، يو شو، لي هوا صن، تشينغ غوه، شنغ كاي لياو، وتشينغ تشي بينغ. مولد موجي تعسفي قابل للتطوير والتخصيص للحوسبة الكمومية فائقة التوصيل. AIP Adv., 9 (11): 115309, 2019. 10.1063/1.5120299.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5120299

[27] يورغن ليسنفيلد، غريغوري جي غرابوفسكي، كليمنس مولر، جاريد إتش كول، جورج فايس، وأليكسي في أوستينوف. مراقبة الأنظمة المتماسكة ذات المستويين المتفاعلة بشكل مباشر في مادة غير متبلورة. نات. كومون.، 6 (1): 1-6، 2015. 10.1038/ncomms7182.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms7182

[28] سيث لويد. محاكيات الكم العالمية. Science، 273 (5278): 1073-1078، 1996. 10.1126 / العلوم 273.5278.1073.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1126 / science.273.5278.1073

[29] رويتشاو ما، وكلاي أوينز، وأمان لاشابيل، وديفيد آي شوستر، وجوناثان سيمون. التصوير المقطعي هاميلتون للشبكات الضوئية. فيز. القس أ، 95 (6): 062120، 2017. 10.1103/​PhysRevA.95.062120.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.062120

[30] معين مالكخلاغ، وإيسوار ماجيسان، وديفيد سي ماكاي. تحليل المبادئ الأولى لتشغيل بوابة الرنين المتقاطع. فيز. القس أ، 102 (4): 042605، 2020. 10.1103/​PhysRevA.102.042605.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.042605

[31] دانيال مالز وآدم سميث. شبكة Floquet طوبولوجية ثنائية الأبعاد على كيوبت واحد فائق التوصيل. فيز. القس ليت، 126 (16): 163602، 2021. 10.1103/​PhysRevLett.126.163602.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.163602

[32] مات ماكيوين، لارا فاورو، كونال آريا، أندرو دونسوورث، ترينت هوانغ، سيون كيم، بريان بوركيت، أوستن فاولر، فرانك أروت، جوزيف سي باردين، وآخرون. حل انفجارات الخطأ الكارثية من الأشعة الكونية في صفائف كبيرة من البتات الكمومية فائقة التوصيل نات. فيز، 18 (1): 107-111، 2022. 10.1038/s41567-021-01432-8.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-021-01432-8

[33] إم مولر، وكليمنس هاميرر، وإيل تشو، وكريستيان إف روس، وبي زولر. محاكاة أنظمة الكم المفتوحة: من تفاعلات الجسم المتعددة إلى ضخ المثبت. المجلة الجديدة للفيزياء، 13 (8): 085007، 2011. 10.1088/1367-2630/13/8/085007.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​13/​8/​085007

[34] نيكولا بانكوتي، وجياكومو جوديس، وجي إجناسيو سيراك، وخوان بي جاراهان، وماري كارمن بانولس. نموذج الشرق الكمي: التوطين، والحالات الذاتية غير الحرارية، والديناميكيات البطيئة. فيز. القس العاشر، 10 (2): 021051، 2020. 10.1103/​PhysRevX.10.021051.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.10.021051

[35] شينهوا بينغ، جيانغفنغ دو، وديتر سوتر. انتقال الطور الكمي لتشابك الحالة الأرضية في سلسلة دوران هايزنبرغ تمت محاكاتها في كمبيوتر كمي بالرنين المغناطيسي النووي. فيز. القس أ، 71 (1): 012307، 2005. 10.1103/​PhysRevA.71.012307.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.71.012307

[36] جون بريسكيل. الحوسبة الكمومية في عصر NISQ وما بعده. الكم ، 2:79 ، 2018. 10.22331 / q-2018-08-06-79.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-08-06-79

[37] تشاد ريجيتي وميشيل ديفوريت. بوابات عالمية قابلة للضبط بالكامل بالميكروويف في وحدات البت الكمومية فائقة التوصيل مع وصلات خطية وترددات انتقالية ثابتة. فيز. القس ب، 81 (13): 134507، 2010. 10.1103/​PhysRevB.81.134507.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.81.134507

[38] بيدرام روشان، تشارلز نيل، جيه تانجبانيتانون، فيكتور إم باستيداس، إيه ميجرانت، رامي باريندز، يو تشن، زي تشين، بي كيارو، أ دونسوورث، وآخرون. التواقيع الطيفية للتوطين مع الفوتونات المتفاعلة في الكيوبتات فائقة التوصيل. العلوم، 358 (6367): 1175-1179، 2017. 10.1126/science.aao1401.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1126 / science.aao1401

[39] سارة شيلدون، وإيسوار ماجيسان، وجيري إم تشاو، وجاي إم غامبيتا. الإجراء الخاص بضبط الحديث المتبادل بشكل منهجي في بوابة الرنين المتبادل. فيز. القس أ، 93 (6): 060302(ر)، 2016. 10.1103/​PhysRevA.93.060302.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.93.060302

[40] آدم سميث، إم إس كيم، فرانك بولمان، ويوهانس نول. محاكاة ديناميكيات الجسم الكمي المتعددة على كمبيوتر كمي رقمي حالي. إن بي جي كوانتوم إنف.، 5 (1): 1-13، 2019. 10.1038/​s41534-019-0217-0.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-019-0217-0

[41] فيناي تريباثي، ومصطفى خضري، وألكسندر إن كوروتكوف. التشغيل وميزانية الخطأ الجوهري لبوابة الرنين المتقاطع ثنائية الكيوبت. فيز. القس أ، 100 (1): 012301، 2019. 10.1103/​PhysRevA.100.012301.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.012301

[42] هيل إف تروتر. على منتج شبه مجموعات من المشغلين. وقائع الجمعية الرياضية الأمريكية، 10 (4): 545-551، 1959. 10.2307/2033649.
الشبكي: / / doi.org/ 10.2307 / 2033649

[43] جوزيف فوفروش ويوهانس نول. ديناميات الحبس والتشابك على الكمبيوتر الكمي الرقمي. الخيال العلمي. النائب، 11 (1): 1-8، 2021. 10.1038/​s41598-021-90849-5.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41598-021-90849-5

[44] جوزيف فوفروش، كيران إي خوسلا، شون غريناواي، كريستوفر سيلف، ميونغشيك إس كيم، ويوهانس نول. التخفيف البسيط من أخطاء إزالة الاستقطاب العالمية في عمليات المحاكاة الكمومية. فيز. القس هـ، 104 (3): 035309، 2021. 10.1103/​PhysRevE.104.035309.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevE.104.035309

[45] شنغ تاو وانغ، دونغ لينغ دينغ، ولو مينغ دوان. التصوير المقطعي هاميلتون لأنظمة الجسم المتعددة الكم مع أدوات التوصيل التعسفية. نيو جي فيز، 17 (9): 093017، 2015. 10.1088/1367-2630/17/9/093017.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​17/​9/​093017

[46] صامويل ويلكنسون ومايكل جي هارتمان. دوائر كمومية فائقة التوصيل متعددة الأجسام لمحاكاة الكم والحوسبة. تطبيق. فيز. ، 116 (23): 230501، 2020. 10.1063/5.0008202.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0008202

[47] شينيوان يو، زيوين هوانغ، أوغور ألياناك، ألكسندر رومانينكو، آنا جراسيلينو، وشاوجيانغ تشو. تثبيت وتحسين تماسك الكيوبت من خلال هندسة طيف الضوضاء للأنظمة ذات المستويين. فيز. القس التطبيقي، 18 (4): 044026، 2022. 10.1103/​PhysRevApplied.18.044026.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.18.044026

[48] تشينغلينغ تشو، تشنغ هانغ صن، مينغ قونغ، فوشينغ تشين، يو ران تشانغ، يولين وو، يانغسن يي، تشن تشا، شاوي لي، شاوجون قوه، وآخرون. مراقبة الحرارية وخلط المعلومات في معالج الكم فائق التوصيل. فيز. القس ليت، 128 (16): 160502، 2022. 10.1103/​PhysRevLett.128.160502.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.128.160502

دليلنا يستخدم من قبل

[1] ناوكي كانازاوا ، دانيال إيجر ، ياعيل بن حاييم ، هيلينا زانج ، ويليام شانكس ، جادي أليكساندرويتش ، وكريستوفر وود ، "تجارب كيسكيت: حزمة بايثون لتوصيف ومعايرة أجهزة الكمبيوتر الكمومية" ، مجلة البرمجيات مفتوحة المصدر 8 84، 5329 (2023).

[2] يوكسيانغ بينغ، جاكوب يونغ، بينجيو ليو، وشياودي وو، "SimuQ: إطار عمل لبرمجة محاكاة هاميلتون الكم مع التجميع التناظري"، أرخايف: 2303.02775, (2023).

الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2024-02-22 13:05:17). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.

لا يمكن أن تجلب استشهد تبادل البيانات أثناء آخر محاولة 2024-02-22 13:05:15: لا يمكن جلب البيانات المستشهد بها من 10.22331 / q-2024-02-22-1263 من Crossref. هذا أمر طبيعي إذا تم تسجيل DOI مؤخرًا.

نشرت هذه الورقة في الكم تحت نسبة المشاع الإبداعي 4.0 الدولية (CC BY 4.0) رخصة. يظل حقوق الطبع والنشر مع مالكي حقوق الطبع والنشر الأصليين مثل المؤلفين أو مؤسساتهم.

الطابع الزمني:

اكثر من مجلة الكم