Error measurements for a quantum annealer using the one-dimensional Ising model with twisted boundaries
Error measurements for a quantum annealer using the one-dimensional Ising model with twisted boundaries
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使用具有扭曲边界的一维伊辛模型对量子退火器进行误差测量
DOI：
10.1038/s41534-022-00580-w
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发表时间：
2022
影响因子：
7.6
通讯作者：
Chancellor N
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chancellor N
两端自旋极化方向相反的有限长铁磁链是最简单的自旋阻挫模型之一。在干净的经典极限中，由于边界条件而插入的畴壁以相等的概率驻留在任何一个键上，并且简并度精确地等于键的数目。如果量子力学是通过横向场引入的，那么畴壁将表现为盒子中的粒子，并且更倾向于靠近链的中间而不是末端。因此，真实的量子退火器的一个简单特征就是在实践中获得这些极限中的哪一个。在这里，我们使用具有反平行边界自旋的铁磁链来测试真实的通量量子比特量子退火机，并发现与两种预期相反，所发现的畴壁由于存在的有效随机纵向场而非均匀分布，尽管当量子比特之间的耦合名义上为零时进行了调谐以将这些场归零。我们提出了一个简单的推导的形式的域壁的分布函数，并显示如何我们已经发现的效果可以用来确定的强度的有效的随机场（噪声）特征的退火。以这种方式测量的噪声小于在单量子比特调谐过程中看到的噪声，但仍然定性地影响退火器执行的模拟结果。
A finite length ferromagnetic chain with opposite spin polarization imposed at its two ends is one of the simplest frustrated spin models. In the clean classical limit the domain wall inserted on account of the boundary conditions resides with equal probability on any one of the bonds, and the degeneracy is precisely equal to the number of bonds. If quantum mechanics is introduced via a transverse field, the domain wall will behave as a particle in a box, and prefer to be nearer the middle of the chain rather than the ends. A simple characteristic of a real quantum annealer is therefore which of these limits obtains in practice. Here we have used the ferromagnetic chain with antiparallel boundary spins to test a real flux qubit quantum annealer and discover that contrary to both expectations, the domain walls found are non-uniformly distributed on account of effective random longitudinal fields present notwithstanding tuning carried out to zero out such fields when the couplings between qubits are nominally zero. We present a simple derivation of the form of the distribution function for the domain walls, and show also how the effect we have discovered can be used to determine the strength of the effective random fields (noise) characterizing the annealer. The noise measured in this fashion is smaller than what is seen during the single-qubit tuning process, but nonetheless qualitatively affects the outcome of the simulation performed by the annealer.
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