量子物理学：格子モデルの自己検証型変分量子シミュレーション

古典・量子ハイブリッドアルゴリズムは、古典コンピューターと量子コプロセッサーの間のフィードバックループを使い、量子リソースの恩恵を受けて、最適化問題を変分法で解くことを目指している。今回我々は、物性物理学と高エネルギー物理学における格子モデルのハイブリッドな自己検証型変分量子シミュレーションを実証する実験について報告する。アナログ量子シミュレーションとは対照的に、この方法では、目標とするハミルトニアンを実験室で直接実現する必要性がないので、これまで扱いにくかったさまざまな目標モデルの研究が可能になる。我々は、一次元量子電気力学のゲージ理論である格子シュウィンガー模型に重点的に取り組んだ。今回の量子コプロセッサーは、プログラム可能な捕捉イオンのアナログ量子シミュレーターで、最大20個の量子ビット（キュービット）からなり、目標のハミルトニアンの対称性が考慮されたエンタングルした試行状態群を生成できる。我々は、基底状態とエネルギーギャップを決定し、さらにシュウィンガーハミルトニアンの分散を測定することによって、エネルギーに対するアルゴリズムのエラーを得た。従ってこれは、量子シミュレーションの検証に一歩近づく成果である。

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