Analóg kvantumszimuláció fix frekvenciájú transzmon qubitekkel

Újra kiadta Platón

Követő: 0

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

¹Fizikai tanszék, Blackett Laboratory, Imperial College London, Prince Consort Road, SW7 2BW, Egyesült Királyság
²Fizikai és Csillagászati Iskola, Nottinghami Egyetem, Nottingham, NG7 2RD, Egyesült Királyság
³A Kvantum Nem Egyensúlyi Rendszerek Matematikai és Elméleti Fizikai Központja, Nottinghami Egyetem, Nottingham, NG7 2RD, Egyesült Királyság
⁴Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Bautzner Landstraße 400, 01328 Drezda, Németország
⁵Max-Planck-Kvantumoptikai Intézet, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching, Németország
⁶Fizikai Tanszék, Technische Universität München, James-Franck-Straße 1, 85748 Garching, Németország

Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.

Absztrakt

Kísérletileg felmérjük a rögzített frekvenciájú és rögzített kölcsönhatású transzmon qubitek alkalmasságát spin rendszerek analóg kvantumszimulációinak megvalósítására. Ehhez a célhoz szükséges kritériumokat teszteljük egy kereskedelmi kvantumprocesszoron, teljes kvantumfolyamatos tomográfiával és hatékonyabb Hamilton-tomográfiával. Az alacsony amplitúdójú, jelentős egyedi qubit hibákat korlátozó tényezőként azonosítják, amely megakadályozza az analóg szimulációk megvalósítását a jelenleg elérhető eszközökön. Ezenkívül hamis dinamikát találunk meghajtóimpulzusok hiányában, amelyet a qubit és az alacsony dimenziós környezet közötti koherens csatolással azonosítunk. Mérsékelt fejlesztésekkel lehetségessé válhat az időfüggő, sok testből álló spin Hamiltonok gazdag családjának analóg szimulációja.

Analóg kvantumszimuláció fix frekvenciájú transzmon Qubits PlatoBlockchain adatintelligenciával. Függőleges keresés. Ai.

► BibTeX adatok

@cikk{Greenaway2024analoguequantum, doi = {10.22331/q-2024-02-22-1263}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-02-22-1263}, cím = {Analogu Q}uantum {S}imuláció {F}ixed-{F}requency {T}ransmon {Q}ubits}, szerző = {Greenaway, Sean és Smith, Adam és Mintert, Florian és Malz, Daniel}, folyóirat = { {Quantum}}, issn = {2521-327X}, kiadó = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, kötet = {8}, oldal = {1263}, hónap = február, év = {2024} }

► Referenciák

[1] Leonid V. Abdurakhimov, Imran Mahboob, Hiraku Toida, Kosuke Kakuyanagi, Yuichiro Matsuzaki és Shiro Saito. Különböző típusú nagyfrekvenciás hibák azonosítása szupravezető qubitekben. PRX Quantum, 3: 040332, 2022. december. 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 és mások. A Qiskit kísérletek elérhetők a github.com/qiskit/qiskit-experiments oldalon. 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 és mások. Qiskit: Nyílt forráskódú keretrendszer a kvantumszámításhoz, 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 és mások. Kvantumfölény programozható szupravezető processzor segítségével. 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 és mások. Digitalizált adiabatikus kvantumszámítás szupravezető áramkörrel. Nature, 534 (7606): 222–226, 2016. 10.1038/természet17658.
https:///doi.org/10.1038/nature17658

[6] Alexandre Blais, Steven M Girvin és William D Oliver. Kvantuminformáció-feldolgozás és kvantumoptika áramköri kvantumelektrodinamikával. 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 és Christian F Roos. Kvantumszimulációk befogott ionokkal. Nat. Phys., 8 (4): 277–284, 2012. 10.1038/nphys2252.
https:///doi.org/10.1038/nphys2252

[8] Antoine Browaeys és Thierry Lahaye. Sok test fizika egyénileg szabályozott Rydberg atomokkal. 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 és mások. Egyszerű mikrohullámú összefonó kapu fix frekvenciájú szupravezető qubitekhez. Phys. Rev. Lett., 107 (8): 080502, 2011. 10.1103/PhysRevLett.107.080502.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.107.080502

[10] J Ignacio Cirac és Peter Zoller. Célok és lehetőségek a kvantumszimulációban. 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 és A Ya Tzalenchuk. Kétszintű rendszerek szupravezető kvantumeszközökben a beszorult kvázirészecskék miatt. Sci. Adv., 6 (51): eabc5055, 2020. 10.1126/sciadv.abc5055.
https:///doi.org/10.1126/sciadv.abc5055

[12] David P DiVincenzo. A kvantumszámítás fizikai megvalósítása. 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 és Yang Yu. Kvázirészecske diffúzió mérése szupravezető transzmon qubitben. Appl. 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 és mások. Korrelált részecske-lyuk párok és húrsorrend megfigyelése kisdimenziós Mott szigetelőkben. Science, 334 (6053): 200–203, 2011. 10.1126/tudomány.1209284.
https:///doi.org/10.1126/science.1209284

[15] Iulia M Georgescu, Sahel Ashhab és Franco Nori. Kvantum szimuláció. 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 és Tilman Esslinger. Ultrahideg fermionok rövid hatótávolságú kvantummágnesessége optikai rácsban. Science, 340 (6138): 1307–1310, 2013. 10.1126/tudomány.1236362.
https:///doi.org/10.1126/science.1236362

[17] Markus Greiner, Olaf Mandel, Tilman Esslinger, Theodor W Hänsch és Immanuel Bloch. Kvantumfázis átmenet szuperfolyadékból Mott-szigetelőre ultrahideg atomokból álló gázban. Nature, 415 (6867): 39–44, 2002. 10.1038/415039a.
https:///doi.org/10.1038/415039a

[18] Michael J Hartmann. Kvantumszimuláció kölcsönható fotonokkal. 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 és Martin B Plenio. Kvantum soktestes jelenségek csatolt üregtömbökben. 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 és Jens Koch. Kvantumszimuláció chipen szupravezető áramkörökkel. Nat. Phys., 8 (4): 292–299, 2012. 10.1038/nphys2251.
https:///doi.org/10.1038/nphys2251

[21] Manik Kapil, Bikash K Behera és Prasanta K Panigrahi. A Klein Gordon-egyenlet kvantumszimulációja és a Klein-paradoxon megfigyelése IBM kvantumszámítógépben. arXiv preprint 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 és Paul M Alsing. A NISQ-korszak kihívásainak bemutatása az algoritmustervezésben az IBM 20 qubit-es kvantumszámítógépén. 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 és William D Oliver. Kvantummérnöki útmutató a szupravezető qubitekhez. Appl. 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 és mások. Univerzális digitális kvantumszimuláció befogott ionokkal. Science, 334 (6052): 57–61, 2011. 10.1126/tudomány.1208001.
https:///doi.org/10.1126/science.1208001

[25] Zhi Li, Liujun Zou és Timothy H Hsieh. Hamilton-tomográfia kvantumoltással. 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 és Cheng-Zhi Peng. Méretezhető és testreszabható tetszőleges hullámforma generátor szupravezető kvantumszámításhoz. 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 és Alexey V Ustinov. Közvetlenül kölcsönható koherens kétszintű rendszerek megfigyelése amorf anyagban. Nat. Commun., 6 (1): 1–6, 2015. 10.1038/ncomms7182.
https:///doi.org/10.1038/ncomms7182

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

[29] Ruichao Ma, Clai Owens, Aman LaChapelle, David I Schuster és Jonathan Simon. Fotonikus rácsok Hamilton-tomográfiája. 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 és David C McKay. A keresztrezonancia kapu működésének első alapelvei elemzése. Phys. Rev. A, 102 (4): 042605, 2020. 10.1103/PhysRevA.102.042605.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.102.042605

[31] Daniel Malz és Adam Smith. Topológiai kétdimenziós Floquet-rács egyetlen szupravezető qubiten. 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 és mások. A kozmikus sugarakból származó katasztrofális hibakitörések megoldása nagy szupravezető qubit-tömbökben. 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 és P Zoller. Nyílt kvantumrendszerek szimulálása: A sok test kölcsönhatásától a stabilizátor-szivattyúzásig. 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 és Mari Carmen Banuls. Quantum East modell: lokalizáció, nem termikus sajátállapotok és lassú dinamika. 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 és Dieter Suter. Az alapállapotú összefonódás kvantumfázis-átmenete Heisenberg spinláncban, NMR kvantumszámítógéppel szimulálva. Phys. Rev. A, 71 (1): 012307, 2005. 10.1103/PhysRevA.71.012307.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.71.012307

[36] John Preskill. Kvantumszámítás a NISQ-korszakban és azon túl. Quantum, 2: 79, 2018. 10.22331/q-2018-08-06-79.
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79

[37] Chad Rigetti és Michel Devoret. Mikrohullámmal hangolható univerzális kapuk szupravezető qubitekben lineáris csatolásokkal és rögzített átmeneti frekvenciákkal. 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 és mások. Szupravezető qubitekben kölcsönható fotonokkal való lokalizáció spektroszkópiai jelei. 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 és Jay M Gambetta. Eljárás az áthallás szisztematikus hangolására a keresztrezonancia-kapuban. 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 és Johannes Knolle. Kvantum sok test dinamikájának szimulálása egy jelenlegi digitális kvantumszámítógépen. 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 és Alexander N Korotkov. Két qubites keresztrezonancia kapu működése és belső hibaköltsége. Phys. Rev. A, 100 (1): 012301, 2019. 10.1103/PhysRevA.100.012301.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevA.100.012301

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

[43] Joseph Vovrosh és Johannes Knolle. Bezártság és összefonódás dinamikája digitális kvantumszámítógépen. 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 és Johannes Knolle. A globális depolarizációs hibák egyszerű mérséklése kvantumszimulációkban. 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 és Lu-Ming Duan. Hamilton-tomográfia kvantum-többtest-rendszerekhez tetszőleges csatolásokkal. 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 és Michael J Hartmann. Szupravezető kvantum soktestű áramkörök kvantumszimulációhoz és számítástechnikához. Appl. 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 és Shaojiang Zhu. A Qubit koherencia stabilizálása és javítása a kétszintű rendszerek zajspektrumának tervezésével. 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 és mások. Termalizáció és információs kódolás megfigyelése szupravezető kvantumprocesszorban. Phys. Rev. Lett., 128 (16): 160502, 2022. 10.1103/PhysRevLett.128.160502.
https:///doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.160502

Idézi

[1] Naoki Kanazawa, Daniel Egger, Yael Ben-Haim, Helena Zhang, William Shanks, Gadi Aleksandrowicz és Christopher Wood, „Qiskit Experiments: A Python csomag kvantumszámítógépek jellemzésére és kalibrálására”, The Journal of Open Source Software 8 84, 5329 (2023).

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

A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2024-02-22 13:05:17). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.

Nem sikerült lekérni Az adatok által hivatkozott kereszthivatkozás utolsó próbálkozáskor 2024-02-22 13:05:15: Nem sikerült lekérni a 10.22331/q-2024-02-22-1263 hivatkozás által hivatkozott adatokat a Crossref-től. Ez normális, ha a DOI-t nemrég regisztrálták.

Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.

SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
Forrás: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-02-22-1263/

Időbélyeg: Február 22, 2024

Analóg kvantumszimuláció fix frekvenciájú transzmon qubitekkel

Újra kiadta Platón

Absztrakt

► BibTeX adatok

► Referenciák

Idézi

Még több Quantum Journal

Gyors kvantummegközelítések a kombinatorikus optimalizáláshoz az optimális állapotátvitel által

Egy spin nem ingázó forgásának minimális zajbecslése

Abstraqt: Kvantumáramkörök elemzése absztrakt stabilizátor szimulációval

Dupla zárójeles kvantum algoritmusok átlósításhoz

Változatos kvantum-algoritmus a korlátlan fekete doboz bináris optimalizálásához: Alkalmazás jellemzők kiválasztására

A koherenciaelmélet szerepe az attraktor kvantum neurális hálózatokban

Az ikermezős kvantumkulcs-elosztás teljesítményének javítása előnyös desztillációs technológiával

Oszd meg és uralkodj ellenőrző módszer zajos, közepes léptékű kvantumszámításhoz

Paraméterbeállítás a súlyozott problémák kvantumkörülbelül optimalizálása során

A mély hőkezelés megoldható modellje eltérő tervezési időkkel

Többoldalú, belső, nem lokális és eszközfüggetlen konferenciakulcs-szerződés

Rólunk

Vertical Search & Ai

Emelvény

Maradjon kapcsolatban

Fiók