Analoge Quantensimulation mit Transmon-Qubits mit fester Frequenz

Analoge Quantensimulation mit Transmon-Qubits mit fester Frequenz

Zeitstempel: 22. Februar 2024, 8:02 Uhr

Sean Greenaway1, Adam Smith2,3, Florian Mintert1,4, und Daniel Malz5,6

1Physikabteilung, Blackett Laboratory, Imperial College London, Prince Consort Road, SW7 2BW, Vereinigtes Königreich
2Fakultät für Physik und Astronomie, University of Nottingham, Nottingham, NG7 2RD, Großbritannien
3Zentrum für Mathematik und Theoretische Physik von Quanten-Nichtgleichgewichtssystemen, Universität Nottingham, Nottingham, NG7 2RD, Großbritannien
4Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Bautzner Landstraße 400, 01328 Dresden, Deutschland
5Max-Planck-Institut für Quantenoptik, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching, Deutschland
6Fachbereich Physik, Technische Universität München, James-Franck-Straße 1, 85748 Garching, Deutschland

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Abstrakt

Wir untersuchen experimentell die Eignung von Transmon-Qubits mit festen Frequenzen und festen Wechselwirkungen für die Realisierung analoger Quantensimulationen von Spinsystemen. Wir testen eine Reihe notwendiger Kriterien für dieses Ziel an einem kommerziellen Quantenprozessor unter Verwendung einer vollständigen Quantenprozesstomographie und einer effizienteren Hamilton-Tomographie. Erhebliche Einzel-Qubit-Fehler bei niedrigen Amplituden werden als limitierender Faktor identifiziert, der die Realisierung analoger Simulationen auf derzeit verfügbaren Geräten verhindert. Darüber hinaus finden wir beim Fehlen von Antriebsimpulsen eine Stördynamik, die wir mit einer kohärenten Kopplung zwischen dem Qubit und einer niedrigdimensionalen Umgebung identifizieren. Mit moderaten Verbesserungen könnte eine analoge Simulation einer umfangreichen Familie zeitabhängiger Vielteilchen-Spin-Hamiltonoperatoren möglich sein.

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