Instituto de Materia Cuántica Stewart Blusson, Universidad de Columbia Británica, Vancouver V6T 1Z4, BC, Canadá
Departamento de Química Física, Universidad del País Vasco UPV / EHU, Apartado 644, 48080 Bilbao, España
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Resumen
Presentamos un algoritmo variacional híbrido cuántico-clásico para simular diagramas de fase de estado fundamental de modelos de espín cuántico frustrados en el límite termodinámico. El método se basa en un cluster-Gutzwiller ansatz donde la función de onda del cluster es proporcionada por un circuito cuántico parametrizado cuyo ingrediente clave es una puerta XY real de dos qubits que permite generar enlaces de valencia de manera eficiente en los qubits vecinos más cercanos. Las puertas de rotación ZZ de un solo qubit sintonizables y de dos qubits ZZ adicionales permiten la descripción de fases paramagnéticas y ordenadas magnéticamente al tiempo que restringen la optimización variacional al subespacio U(1). Comparamos el método con el modelo de Heisenberg $J1-J2$ en la red cuadrada y descubrimos su diagrama de fase, que alberga fases antiferromagnéticas columnares y de Neel ordenadas de largo alcance, así como una fase sólida de enlace de valencia intermedia caracterizada por un patrón periódico de plaquetas 2x2 fuertemente correlacionadas. Nuestros resultados muestran que la convergencia del algoritmo está guiada por el inicio del orden de largo alcance, abriendo una ruta prometedora para realizar sintéticamente imanes cuánticos frustrados y su transición de fase cuántica a sólidos paramagnéticos de enlaces de valencia con dispositivos de circuitos superconductores desarrollados actualmente.
Imagen destacada: bucle esquemático de Q-HMFT para el grupo de cúbits de 2 × 2 analizado en el artículo.
Resumen popular
Aquí presentamos un VQA para simular imanes cuánticos frustrados en 2D en el límite termodinámico. Sobre la base del análisis de clúster-Gutzwiller de la teoría jerárquica del campo medio (HMFT), un circuito cuántico parametrizado proporciona la función de onda del clúster, mientras que la información de la red infinita se proporciona a través de una incrustación de campo medio. Las simulaciones numéricas de referencia de este HMFT textit {cuánticamente asistido} (Q-) en el antiferromagnético Heisenberg J1-J2 paradigmático en la red cuadrada muestran que la convergencia del algoritmo es impulsada por el inicio del orden de largo alcance, abriendo una ruta prometedora para la simulación cuántica de imanes cuánticos 2D y sus transiciones de fase cuántica a fases sólidas de enlaces de valencia con la tecnología actual de circuitos superconductores.
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Citado por
[1] Bruno Murta, Pedro MQ Cruz, y J. Fernández-Rossier, “Preparing Valence-Bond-Solid state on noisy middle-scale Quantum Computers”, arXiv: 2207.07725.
[2] Verena Feulner y Michael J. Hartmann, “Ansatz de resolución propia cuántica variacional para J1-J2 -modelo", Revisión física B 106 14, 144426 (2022).
[3] Rasmus Berg Jensen, Simon Panyella Pedersen y Nikolaj Thomas Zinner, "Transiciones de fase cuánticas dinámicas en una teoría de calibre de celosía ruidosa", Revisión física B 105 22, 224309 (2022).
Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2022-12-14 16:23:07). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.
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