強相関系のための量子計算手法の研究と開発

强相关系统量子计算方法的研究与发展

• 批准号: 22K03520
• 负责人: 関 和弘
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03520/
• 关键词: 量子多体問題; 量子計算; 物性物理学

近年、量子コンピュータの研究開発が世界中で進められており、同時にその有効な利用法が模索されている。本研究は、量子多体系である量子コンピュータを用いた量子計算が、将来的に量子多体系のシミュレーションに有効に利用できる可能性に任せて、強相関電子系に代表される量子多体系のための量子計算手法の研究と開発を目的としている。その取り組みの一つとして、量子コンピュータを用いた計算により量子多体系の統計力学的扱いを可能にする、ミクロカノニカル集団のための量子古典ハイブリッド計算法を提案した。この方法は、与えられたエネルギーを近似的に期待値としてもつ状態(ミクロカノニカル集団に対応する純粋状態)を、時間発展させたランダム状態のフーリエ変換により得るという考えに基づいており、このフーリエ変換における時間積分範囲のカットオフに相当する時間パラメタの逆数がミクロカノニカル集団のエネルギー殻の幅を定めている。計算の具体的な手順としては、ユニタリデザインに基づき用意したランダム状態に関して時間発展演算子および時間発展演算子とハミルトニアンの積の期待値を量子コンピュータで計算し、それらの期待値に関する時間積分等の処理を古典コンピュータで行うことで、エントロピーや 温度等を得ることを想定している。スピン1/2ハイゼンベルク模型を例として、本提案手法で用いる量子回路の具体例やその古典シミュレーション結果を取りまとめて、論文として発表した。

In recent years, the development of quantum technology has been advancing in the world, and at the same time, there are ways to use it. The purpose of this study is to develop quantum computing techniques for quantum multi-systems and quantum multi-systems in the future. A quantum classical computing method for quantum multisystems is proposed. This method is similar to the expected value of (The pure state of the group), the time development, the change of the state, the change of the base, the change of the time integral range, the inverse number, the time integral range, the amplitude of the group. The calculation of the specific sequence of events is based on the time evolution operator and the expected value of the product of events. The calculation of the expected value of events is based on the classical time evolution operator and the expected value of events. The proposed method is based on the classical model of quantum circuits.

项目成果

Energy-filtered random-phase states as microcanonical thermal pure quantum states

作为微正则热纯量子态的能量过滤随机相态

• DOI: 10.1103/physrevb.106.155111
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Seki Kazuhiro;Yunoki Seiji
• 通讯作者: Yunoki Seiji

ミクロカノニカル集団のための 量子古典ハイブリッド計算法

微正则群体的量子经典混合计算方法

• 发表时间: 2023
• 作者: Yuto Ashida;関和弘
• 通讯作者: 関和弘

Variational counterdiabatic driving of the Hubbard model for ground-state preparation

• DOI: 10.1103/physrevb.106.155153
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Q. Xie;K. Seki;S. Yunoki

Monte Carlo study of cuprate superconductors in a four-band d－p model: role of orbital degrees of freedom

四带 d－p 模型中铜酸盐超导体的蒙特卡罗研究：轨道自由度的作用

• DOI: 10.1088/1361-648x/acc0bf
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Physics: Condensed Matter
• 作者: Watanabe Hiroshi;Shirakawa Tomonori;Seki Kazuhiro;Sakakibara Hirofumi;Kotani Takao;Ikeda Hiroaki;Yunoki Seiji
• 通讯作者: Yunoki Seiji

ミクロカノニカル集団のための量子古典ハイブリッド計算法

微规范群体的量子经典混合计算方法

• 发表时间: 2023
• 作者: Akira Harada;関和弘
• 通讯作者: 関和弘