Simulazione quantistica analogica con qubit transmon a frequenza fissa

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

¹Dipartimento di Fisica, Blackett Laboratory, Imperial College London, Prince Consort Road, SW7 2BW, Regno Unito
²Scuola di Fisica e Astronomia, Università di Nottingham, Nottingham, NG7 2RD, Regno Unito
³Centro per la matematica e la fisica teorica dei sistemi di non equilibrio quantistico, Università di Nottingham, Nottingham, NG7 2RD, Regno Unito
⁴Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf, Bautzner Landstraße 400, 01328 Dresda, Germania
⁵Istituto Max-Planck di ottica quantistica, Hans-Kopfermann-Str. 1, 85748 Garching, Germania
⁶Dipartimento di Fisica, Technische Universität München, James-Franck-Straße 1, 85748 Garching, Germania

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Valutiamo sperimentalmente l'idoneità di qubit transmon con frequenze fisse e interazioni fisse per la realizzazione di simulazioni quantistiche analogiche di sistemi di spin. Testiamo una serie di criteri necessari per questo obiettivo su un processore quantistico commerciale utilizzando la tomografia quantistica completa del processo e la tomografia hamiltoniana più efficiente. Errori significativi su singoli qubit a basse ampiezze sono identificati come un fattore limitante che impedisce la realizzazione di simulazioni analogiche sui dispositivi attualmente disponibili. Troviamo inoltre dinamiche spurie in assenza di impulsi di comando, che identifichiamo con l'accoppiamento coerente tra il qubit e un ambiente a bassa dimensionalità. Con miglioramenti moderati, potrebbe essere possibile la simulazione analogica di una ricca famiglia di hamiltoniani con spin a molti corpi dipendenti dal tempo.

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@article{Greenaway2024analoguequantum, doi = {10.22331/q-2024-02-22-1263}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-02-22-1263}, titolo = {Analogico { Simulazione Q}uantum {S}con frequenza {F}fissa-{F} {T}ransmon {Q}ubits}, autore = {Greenaway, Sean e Smith, Adam e Mintert, Florian e Malz, Daniel}, diario = { {Quantum}}, issn = {2521-327X}, editore = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {8}, pagine = {1263}, mese = febbraio, anno = {2024} }

► Riferimenti

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[2] Yuxiang Peng, Jacob Young, Pengyu Liu e Xiaodi Wu, "SimuQ: un quadro per la programmazione della simulazione hamiltoniana quantistica con compilazione analogica", arXiv: 2303.02775, (2023).

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Fonte: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-02-22-1263/

Timestamp: 22 Febbraio 2024

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