Analoogkvant-simulatsioon fikseeritud sagedusega transmoni kubitidega

Taasavaldanud Platon

järgijaid: 0

Sean Greenaway¹, Adam Smith^2,3, Florian Mintert^1,4ja Daniel Malz^5,6

¹Füüsika osakond, Blackett Laboratory, Imperial College London, Prince Consort Road, SW7 2BW, Ühendkuningriik
²Füüsika ja astronoomia kool, Nottinghami Ülikool, Nottingham, NG7 2RD, Ühendkuningriik
³Kvant-mittetasakaalusüsteemide matemaatika ja teoreetilise füüsika keskus, Nottinghami Ülikool, Nottingham, NG7 2RD, Ühendkuningriik
⁴Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Bautzner Landstraße 400, 01328 Dresden, Saksamaa
⁵Max-Planck-Institute of Quantum Optics, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching, Saksamaa
⁶Füüsika osakond, Technische Universität München, James-Franck-Straße 1, 85748 Garching, Saksamaa

Kas see artikkel on huvitav või soovite arutada? Scite või jätke SciRate'i kommentaar.

Abstraktne

Eksperimentaalselt hindame fikseeritud sagedusega ja fikseeritud interaktsioonidega transmon-kubitite sobivust spin-süsteemide analoogkvant-simulatsioonide realiseerimiseks. Testime selle eesmärgi saavutamiseks vajalike kriteeriumide komplekti kaubanduslikul kvantprotsessoril, kasutades täiskvantprotsessi tomograafiat ja tõhusamat Hamiltoni tomograafiat. Olulised üksikud qubit vead madalatel amplituudidel on määratletud kui piirav tegur, mis takistab analoogsimulatsioonide realiseerimist praegu saadaolevates seadmetes. Lisaks leiame ajamiimpulsside puudumisel vale dünaamika, mida tuvastame qubiti ja madala mõõtmega keskkonna vahelise sidusa sidestusega. Mõõdukate täiustuste korral võib osutuda võimalikuks ajast sõltuvate mitmekehaliste spin Hamiltonlaste rikkaliku perekonna analoogsimulatsioon.

Analoogkvant-simulatsioon fikseeritud sagedusega transmon Qubits PlatoBlockchain andmeintellektiga. Vertikaalne otsing. Ai.

► BibTeX-i andmed

@artikkel{Greenaway2024analoguequantum, doi = {10.22331/q-2024-02-22-1263}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-02-22-1263}, pealkiri = {Analogu Q}uantum {S}imulatsioon {F}ixed-{F}requency {T}ransmon {Q}ubits}, autor = {Greenaway, Sean ja Smith, Adam ja Mintert, Florian ja Malz, Daniel}, ajakiri = { {Quantum}}, issn = {2521-327X}, väljaandja = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, maht = {8}, lehekülge = {1263}, kuu = veebruar, aasta = {2024} }

► Viited

[1] Leonid V. Abdurakhimov, Imran Mahboob, Hiraku Toida, Kosuke Kakuyanagi, Yuichiro Matsuzaki ja Shiro Saito. Ülijuhtivate kubittide erinevat tüüpi kõrgsageduslike defektide tuvastamine. PRX Quantum, 3: 040332, detsember 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.040332. URL 10.1103/PRXQuantum.3.040332.
https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.040332

[2] MD SAJID ANIS, Abby-Mitchell, Héctor Abraham, AduOffei, Rochisha Agarwal, Gabriele Agliardi, Merav Aharoni, Vishnu Ajith, Ismail Yunus Akhalwaya, Gadi Aleksandrowicz jt. Qiskiti katsed, saadaval aadressil github.com/qiskit/qiskit-experiments. URL https:///github.com/Qiskit/qiskit-experiments.git.
https:///github.com/Qiskit/qiskit-experiments.git

[3] MD SAJID ANIS, Abby-Mitchell, Héctor Abraham, AduOffei, Rochisha Agarwal, Gabriele Agliardi, Merav Aharoni, Vishnu Ajith, Ismail Yunus Akhalwaya, Gadi Aleksandrowicz jt. Qiskit: avatud lähtekoodiga raamistik kvantarvutite jaoks, 2021.

[4] Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C Bardin, Rami Barends, Rupak Biswas, Sergio Boixo, Fernando GSL Brandao, David A Buell jt. Kvantülemus programmeeritava ülijuhtiva protsessori abil. Nature, 574 (7779): 505–510, 2019. 10.1038/s41586-019-1666-5.
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5

[5] Rami Barends, Alireza Shabani, Lucas Lamata, Julian Kelly, Antonio Mezzacapo, U Las Heras, Ryan Babbush, Austin G Fowler, Brooks Campbell, Yu Chen jt. Ülijuhtiva ahelaga digiteeritud adiabaatiline kvantarvutus. Nature, 534 (7606): 222–226, 2016. 10.1038/nature17658.
https:///doi.org/10.1038/nature17658

[6] Alexandre Blais, Steven M Girvin ja William D Oliver. Kvantinfotöötlus ja kvantoptika ahela kvantelektrodünaamikaga. Nat. Phys., 16 (3): 247–256, 2020. 10.1038/s41567-020-0806-z.
https:///doi.org/10.1038/s41567-020-0806-z

[7] Rainer Blatt ja Christian F Roos. Kvantsimulatsioonid kinni jäänud ioonidega. Nat. Phys., 8 (4): 277–284, 2012. 10.1038/nphys2252.
https:///doi.org/10.1038/nphys2252

[8] Antoine Browaeys ja Thierry Lahaye. Paljude kehade füüsika individuaalselt juhitavate Rydbergi aatomitega. Nat. Phys., 16 (2): 132–142, 2020. 10.1038/s41567-019-0733-z.
https:///doi.org/10.1038/s41567-019-0733-z

[9] Jerry M Chow, Antonio D Córcoles, Jay M Gambetta, Chad Rigetti, Blake R Johnson, John A Smolin, Jim R Rozen, George A Keefe, Mary B Rothwell, Mark B Ketchen jt. Lihtne mikrolaineahjuga sidumisvärav fikseeritud sagedusega ülijuhtivate kubittide jaoks. Phys. Rev. Lett., 107 (8): 080502, 2011. 10.1103/PhysRevLett.107.080502.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.107.080502

[10] J Ignacio Cirac ja Peter Zoller. Eesmärgid ja võimalused kvantsimulatsioonis. Nat. Phys., 8 (4): 264–266, 2012. 10.1038/nphys2275.
https:///doi.org/10.1038/nphys2275

[11] SE de Graaf, L Faoro, LB Ioffe, S Mahashabde, JJ Burnett, T Lindström, SE Kubatkin, AV Danilov ja A Ya Tzalenchuk. Kahetasandilised süsteemid ülijuhtivates kvantseadmetes lõksu jäänud kvaasiosakeste tõttu. Sci. Adv., 6 (51): eabc5055, 2020. 10.1126/sciadv.abc5055.
https:///doi.org/10.1126/sciadv.abc5055

[12] David P DiVincenzo. Kvantarvutuse füüsiline teostus. Fortschr. Phys., 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] Yuqian Dong, Yong Li, Wen Zheng, Yu Zhang, Zhuang Ma, Xinsheng Tan ja Yang Yu. Kvaasiosakeste difusiooni mõõtmine ülijuhtivas transmon-qubitis. Rakendus Sci., 12 (17): 8461, 2022. 10.3390/app12178461.
https:///doi.org/10.3390/app12178461

[14] Manuel Endres, Marc Cheneau, Takeshi Fukuhara, Christof Weitenberg, Peter Schauss, Christian Gross, Leonardo Mazza, Mari Carmen Banuls, L Pollet, Immanuel Bloch jt. Korreleeruvate osakeste-avade paaride ja stringide järjekorra jälgimine madalamõõtmelistes Mott-isolaatorites. Science, 334 (6053): 200–203, 2011. 10.1126/teadus.1209284.
https:///doi.org/10.1126/science.1209284

[15] Iulia M Georgescu, Sahel Ashhab ja Franco Nori. Kvantsimulatsioon. Rev. Mod. Phys., 86 (1): 153, 2014. 10.1103/RevModPhys.86.153.
https:///doi.org/10.1103/RevModPhys.86.153

[16] Daniel Greif, Thomas Uehlinger, Gregor Jotzu, Leticia Tarruell ja Tilman Esslinger. Ultrakülmade fermioonide lühimaa kvantmagnetism optilises võres. Science, 340 (6138): 1307–1310, 2013. 10.1126/teadus.1236362.
https:///doi.org/10.1126/science.1236362

[17] Markus Greiner, Olaf Mandel, Tilman Esslinger, Theodor W Hänsch ja Immanuel Bloch. Kvantfaasi üleminek supervedelikust Mott-isolaatoriks ülikülmade aatomite gaasis. Nature, 415 (6867): 39–44, 2002. 10.1038/415039a.
https:///doi.org/10.1038/415039a

[18] Michael J Hartmann. Kvantsimulatsioon interakteeruvate footonitega. J. Opt., 18 (10): 104005, 2016. 10.1088/2040-8978/18/10/104005.
https://doi.org/10.1088/2040-8978/18/10/104005

[19] Michael J Hartmann, Fernando GSL Brandao ja Martin B Plenio. Kvant-mitmekehalised nähtused ühendatud õõnsuste massiivides. Laser Photonics Rev., 2 (6): 527–556, 2008. 10.1002/lpor.200810046.
https:///doi.org/10.1002/lpor.200810046

[20] Andrew A Houck, Hakan E Türeci ja Jens Koch. Kiibil olev kvantsimulatsioon ülijuhtivate ahelatega. Nat. Phys., 8 (4): 292–299, 2012. 10.1038/nphys2251.
https:///doi.org/10.1038/nphys2251

[21] Manik Kapil, Bikash K Behera ja Prasanta K Panigrahi. Klein Gordoni võrrandi kvantsimulatsioon ja Kleini paradoksi vaatlus IBMi kvantarvutis. arXiv eeltrükk arXiv:1807.00521, 2018. 10.48550/arXiv.1807.00521.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.1807.00521
arXiv: 1807.00521

[22] Daniel Koch, Brett Martin, Saahil Patel, Laura Wessing ja Paul M Alsing. NISQ ajastu väljakutsete demonstreerimine algoritmide kujundamisel IBMi 20 kubitises kvantarvutis. AIP Adv., 10 (9): 095101, 2020. 10.1063/5.0015526.
https:///doi.org/10.1063/5.0015526

[23] Philip Krantz, Morten Kjaergaard, Fei Yan, Terry P Orlando, Simon Gustavsson ja William D Oliver. Kvantiinseneri juhend ülijuhtivate kubittide kohta. Rakendus Phys. Rev., 6 (2): 021318, 2019. 10.1063/1.5089550.
https:///doi.org/10.1063/1.5089550

[24] Ben P Lanyon, Cornelius Hempel, Daniel Nigg, Markus Müller, Rene Gerritsma, F Zähringer, Philipp Schindler, Julio T Barreiro, Markus Rambach, Gerhard Kirchmair jt. Universaalne digitaalne kvantsimulatsioon lõksu jäänud ioonidega. Science, 334 (6052): 57–61, 2011. 10.1126/teadus.1208001.
https:///doi.org/10.1126/science.1208001

[25] Zhi Li, Liujun Zou ja Timothy H Hsieh. Hamiltoni tomograafia kvantkustutamise kaudu. Phys. Rev. Lett., 124 (16): 160502, 2020. 10.1103/PhysRevLett.124.160502.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.160502

[26] Jin Lin, Fu-Tian Liang, Yu Xu, Li-Hua Sun, Cheng Guo, Sheng-Kai Liao ja Cheng-Zhi Peng. Skaleeritav ja kohandatav suvalise lainekuju generaator ülijuhtivate kvantarvutuste jaoks. AIP Adv., 9 (11): 115309, 2019. 10.1063/1.5120299.
https:///doi.org/10.1063/1.5120299

[27] Jürgen Lisenfeld, Grigorij J Grabovskij, Clemens Müller, Jared H Cole, Georg Weiss ja Aleksei V Ustinov. Otseselt interakteeruvate koherentsete kahetasandiliste süsteemide vaatlemine amorfses materjalis. Nat. Commun., 6 (1): 1–6, 2015. 10.1038/ncomms7182.
https:///doi.org/10.1038/ncomms7182

[28] Seth Lloyd. Universaalsed kvantsimulaatorid. Science, 273 (5278): 1073–1078, 1996. 10.1126/teadus.273.5278.1073.
https:///doi.org/10.1126/science.273.5278.1073

[29] Ruichao Ma, Clai Owens, Aman LaChapelle, David I Schuster ja Jonathan Simon. Fotoonvõre Hamiltoni tomograafia. Phys. Rev. A, 95 (6): 062120, 2017. 10.1103/PhysRevA.95.062120.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.95.062120

[30] Moein Malekakhlagh, Eastwar Magesan ja David C McKay. Ristresonantsvärava töö esimeste põhimõtete analüüs. Phys. Rev. A, 102 (4): 042605, 2020. 10.1103/PhysRevA.102.042605.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.102.042605

[31] Daniel Malz ja Adam Smith. Topoloogiline kahemõõtmeline Floqueti võre ühel ülijuhtival kubiidil. Phys. Rev. Lett., 126 (16): 163602, 2021. 10.1103/PhysRevLett.126.163602.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.163602

[32] Matt McEwen, Lara Faoro, Kunal Arya, Andrew Dunsworth, Trent Huang, Seon Kim, Brian Burkett, Austin Fowler, Frank Arute, Joseph C Bardin jt. Kosmiliste kiirte katastroofiliste vigade lahendamine suurtes ülijuhtivate kubitite massiivides. Nat. Phys., 18 (1): 107–111, 2022. 10.1038/s41567-021-01432-8.
https://doi.org/10.1038/s41567-021-01432-8

[33] M Müller, Klemens Hammerer, YL Zhou, Christian F Roos ja P Zoller. Avatud kvantsüsteemide simuleerimine: alates paljude kehade vastasmõjudest kuni stabilisaatori pumpamiseni. New Journal of Physics, 13 (8): 085007, 2011. 10.1088/1367-2630/13/8/085007.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/13/8/085007

[34] Nicola Pancotti, Giacomo Giudice, J Ignacio Cirac, Juan P Garrahan ja Mari Carmen Banuls. Quantum East mudel: lokaliseerimine, mittetermilised omaseisundid ja aeglane dünaamika. Phys. Rev. X, 10 (2): 021051, 2020. 10.1103/PhysRevX.10.021051.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevX.10.021051

[35] Xinhua Peng, Jiangfeng Du ja Dieter Suter. NMR-kvantarvutis simuleeritud põhiseisundi põimumise kvantfaasi üleminek Heisenbergi spinahelas. Phys. Rev. A, 71 (1): 012307, 2005. 10.1103/PhysRevA.71.012307.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.71.012307

[36] John Preskill. Kvantarvutus NISQ ajastul ja pärast seda. Quantum, 2: 79, 2018. 10.22331/q-2018-08-06-79.
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79

[37] Chad Rigetti ja Michel Devoret. Täielikult mikrolaineahjus häälestatavad universaalsed väravad ülijuhtivates kubitites lineaarsete ühendustega ja fikseeritud üleminekusagedustega. Phys. Rev. B, 81 (13): 134507, 2010. 10.1103/PhysRevB.81.134507.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevB.81.134507

[38] Pedram Roushan, Charles Neill, J Tangpanitanon, Victor M Bastidas, A Megrant, Rami Barends, Yu Chen, Z Chen, B Chiaro, A Dunsworth jt. Ülijuhtivates kubitites interakteeruvate footonitega lokaliseerimise spektroskoopilised signatuurid. Science, 358 (6367): 1175–1179, 2017. 10.1126/science.aao1401.
https:///doi.org/10.1126/science.aao1401

[39] Sarah Sheldon, Easwar Magesan, Jerry M Chow ja Jay M Gambetta. Ristresonantsväravas ristkõne süstemaatilise häälestamise protseduur. Phys. Rev. A, 93 (6): 060302(R), 2016. 10.1103/PhysRevA.93.060302.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.93.060302

[40] Adam Smith, MS Kim, Frank Pollmann ja Johannes Knolle. Kvant-mitmekehade dünaamika simuleerimine praeguses digitaalses kvantarvutis. npj Quantum Inf., 5 (1): 1–13, 2019. 10.1038/s41534-019-0217-0.
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0217-0

[41] Vinay Tripathi, Mostafa Khezri ja Alexander N Korotkov. Kahe kubitise ristresonantsvärava töö ja sisemise vea eelarve. Phys. Rev. A, 100 (1): 012301, 2019. 10.1103/PhysRevA.100.012301.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.012301

[42] Hale F Trotter. Operaatorite poolrühmade korrutis. Proceedings of the American Mathematical Society, 10 (4): 545–551, 1959. 10.2307/2033649.
https:///doi.org/10.2307/2033649

[43] Joseph Vovrosh ja Johannes Knolle. Piiramise ja takerdumise dünaamika digitaalses kvantarvutis. Sci. Rep., 11 (1): 1–8, 2021. 10.1038/s41598-021-90849-5.
https://doi.org/10.1038/s41598-021-90849-5

[44] Joseph Vovrosh, Kiran E Khosla, Sean Greenaway, Christopher Self, Myungshik S Kim ja Johannes Knolle. Globaalsete depolariseerivate vigade lihtne leevendamine kvantsimulatsioonides. Phys. Rev. E, 104 (3): 035309, 2021. 10.1103/PhysRevE.104.035309.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevE.104.035309

[45] Sheng-Tao Wang, Dong-Ling Deng ja Lu-Ming Duan. Hamiltoni tomograafia suvaliste sidestustega kvant-mitmekehasüsteemide jaoks. New J. Phys., 17 (9): 093017, 2015. 10.1088/1367-2630/17/9/093017.
https://doi.org/10.1088/1367-2630/17/9/093017

[46] Samuel A Wilkinson ja Michael J Hartmann. Ülijuhtivad kvant-mitmekehalised vooluringid kvantsimulatsiooniks ja -arvutamiseks. Rakendus Phys. Lett., 116 (23): 230501, 2020. 10.1063/5.0008202.
https:///doi.org/10.1063/5.0008202

[47] Xinyuan You, Ziwen Huang, Ugur Alyanak, Alexander Romanenko, Anna Grassellino ja Shaojiang Zhu. Qubiti sidususe stabiliseerimine ja parandamine kahetasandiliste süsteemide müraspektri kujundamise kaudu. Phys. Rev. Applied, 18 (4): 044026, 2022. 10.1103/PhysRevApplied.18.044026.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevApplied.18.044026

[48] Qingling Zhu, Zheng-Hang Sun, Ming Gong, Fusheng Chen, Yu-Ran Zhang, Yulin Wu, Yangsen Ye, Chen Zha, Shaowei Li, Shaojun Guo jt. Termiseerimise ja teabe skrambleerimise jälgimine ülijuhtivas kvantprotsessoris. Phys. Rev. Lett., 128 (16): 160502, 2022. 10.1103/PhysRevLett.128.160502.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.160502

Viidatud

[1] Naoki Kanazawa, Daniel Egger, Yael Ben-Haim, Helena Zhang, William Shanks, Gadi Aleksandrowicz ja Christopher Wood, "Qiskit Experiments: A Pythoni pakett kvantarvutite iseloomustamiseks ja kalibreerimiseks", The Journal of Open Source Software 8 84, 5329 (2023).

[2] Yuxiang Peng, Jacob Young, Pengyu Liu ja Xiaodi Wu, "SimuQ: A Framework for Programming Quantum Hamiltonian Simulation with Analog Compilation" arXiv: 2303.02775, (2023).

Ülaltoodud tsitaadid on pärit SAO/NASA KUULUTUSED (viimati edukalt värskendatud 2024-02-22 13:05:17). Loend võib olla puudulik, kuna mitte kõik väljaandjad ei esita sobivaid ja täielikke viiteandmeid.

Ei saanud tuua Ristviide viidatud andmete alusel viimase katse ajal 2024-02-22 13:05:15: 10.22331/q-2024-02-22-1263 viidatud andmeid ei saanud Crossrefist tuua. See on normaalne, kui DOI registreeriti hiljuti.

See raamat on avaldatud Quantum all Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) litsents. Autoriõigus jääb algsetele autoriõiguste valdajatele, näiteks autoritele või nende institutsioonidele.

SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
Allikas: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-02-22-1263/

Ajatempel: Veebruar 22, 2024

Analoogkvant-simulatsioon fikseeritud sagedusega transmon-kubitidega

Taasavaldanud Platon

Abstraktne

► BibTeX-i andmed

► Viited

Viidatud

Veel alates Quantum Journal

Optimaalsest olekuülekandest inspireeritud kiired kvantmeetodid kombinatoorseks optimeerimiseks

Spinni mitte-pendeldavate pöörete minimaalse müra hindamine

Abstraqt: kvantahelate analüüs abstraktse stabilisaatori simulatsiooni abil

Topeltsulgudega kvantalgoritmid diagonaliseerimiseks

Variatsiooniline kvantalgoritm piiramatu musta kasti binaarseks optimeerimiseks: rakendus funktsioonide valimiseks

Koherentsusteooria roll atraktor-kvantnärvivõrkudes

Kaheväljalise kvantvõtme jaotuse jõudluse parandamine eelise destilleerimistehnoloogia abil

Jaga ja valluta kontrollimeetod mürarikka keskmise skaala kvantarvutamiseks

Parameetrite seadistamine kaalutud probleemide kvant-ligikaudses optimeerimises

Lahendatav sügavtermiseerimise mudel, millel on erinevad disainiajad

Mitmepoolne sisemine mittepaikne ja seadmest sõltumatu konverentsivõtmeleping

Meist

Vertikaalne otsing ja Ai

Platvorm

Püsi ühenduses

konto