Stewart Blusson Quantum Matter Institute, University of British Columbia, Vancouver V6T 1Z4, BC, Canadá
Departamento de Físico-Química, Universidade do País Basco UPV/EHU, Apartado 644, 48080 Bilbao, Espanha
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Sumário
Introduzimos um algoritmo variacional clássico-quântico híbrido para simular diagramas de fase do estado fundamental de modelos de spin quântico frustrados no limite termodinâmico. O método é baseado em um cluster-Gutzwiller ansatz onde a função de onda do cluster é fornecida por um circuito quântico parametrizado cujo ingrediente chave é uma porta XY real de dois qubits que permite gerar com eficiência ligações de valência nos qubits vizinhos mais próximos. Portas adicionais de rotação ZZ de qubit único e de dois qubit permitem a descrição de fases magneticamente ordenadas e paramagnéticas enquanto restringem a otimização variacional ao subespaço U(1). Comparamos o método com o modelo $J1-J2$ de Heisenberg na rede quadrada e descobrimos seu diagrama de fases, que hospeda Neel ordenado de longo alcance e fases antiferromagnéticas colunares, bem como uma fase sólida de ligação de valência intermediária caracterizada por um padrão periódico de 2 × 2 plaquetas fortemente correlacionadas. Nossos resultados mostram que a convergência do algoritmo é guiada pelo início da ordem de longo alcance, abrindo uma rota promissora para realizar sinteticamente ímãs quânticos frustrados e sua transição de fase quântica para sólidos de ligação de valência paramagnética com dispositivos de circuito supercondutores atualmente desenvolvidos.
Imagem em destaque: Loop esquemático de Q-HMFT para o cluster qubit 2 × 2 discutido no artigo.
Resumo popular
Aqui, apresentamos um VQA para simular ímãs quânticos frustrados 2D no limite termodinâmico. Com base no ansatz cluster-Gutzwiller da teoria hierárquica do campo médio (HMFT), um circuito quântico parametrizado fornece a função de onda do cluster, enquanto as informações da rede infinita são fornecidas por meio de uma incorporação do campo médio. Simulações numéricas de referência deste textit{quantum-assisted} (Q-) HMFT no paradigma antiferromagnet J1-J2 Heisenberg na rede quadrada mostram que a convergência do algoritmo é impulsionada pelo início da ordem de longo alcance, abrindo uma rota promissora para simulação quântica de ímãs quânticos 2D e suas transições de fase quântica para fases sólidas de ligação de valência com tecnologia de circuito supercondutor atual.
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Citado por
[1] Bruno Murta, Pedro MQ Cruz e J. Fernández-Rossier, “Preparando estados sólidos de ligação de valência em computadores quânticos ruidosos de escala intermediária”, arXiv: 2207.07725.
[2] Verena Feulner e Michael J. Hartmann, “Variational quantum eigensolver ansatz para o J1-J2 -modelo", Revisão Física B 106 14, 144426 (2022).
[3] Rasmus Berg Jensen, Simon Panyella Pedersen e Nikolaj Thomas Zinner, “Transições de fase quântica dinâmicas em uma teoria de calibre de rede ruidosa”, Revisão Física B 105 22, 224309 (2022).
As citações acima são de SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2022-12-14 16:23:07). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.
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