| 講演抄録／キーワード |
| 講演名 |
2023-12-17 17:15
シュウィンガー模型のための量子アルゴリズムの構築と性能評価
○坂本一樹・森崎颯太・春名純一（阪大）・伊藤悦子（京大/理研）・藤井啓祐（阪大/理研）・御手洗光祐（阪大） |
| 抄録 |
（和） |
シュウィンガー模型は最もシンプルなゲージ理論の一つである．この模型では，トポロジカル項の存在が古典モンテカルロ法における符号問題を引き起こすことが知られてる．これに対し，最近ではハミルトニアン形式の量子計算が注目されている．本研究では，古典コンピュータ上で計算が困難な物理量を量子コンピュータで計算するために必要なリソースを推定する．具体的には，シュウィンガー模型ハミルトニアンのブロック埋め込みの効率的な実装を提案する．ハミルトニアンの構造を考慮することにより，ブロック埋め込みを $mathcal{O}(N+log^2(N/varepsilon))$ 個の T ゲートで構成することができる．応用として vacuum persistence amplitude とよばれる物理量の計算を考える．系のサイズ $N=100$，絶対誤差 $varepsilon=0.01$，$t/2a=10$ をみたす時間発展 $t$，格子間隔 $a$ に対し，約 $10^{13}$ 個の T ゲートで vacuum persistence amplitude を計算できることがわかった．我々の結果は FTQC や early FTQC の時代における量子コンピュータの性能に関する予測を立て、現実的な時間で意味のある問題を解く上での課題を明らかにする． |
| （英） |
The Schwinger model is one of the simplest gauge theories. It is known that a topological term of the model leads to the infamous sign problem in the classical Monte Carlo method. In contrast to this, recently, quantum computing in Hamiltonian formalism has gained attention. In this work, we estimate the resources needed for quantum computers to compute physical quantities that are challenging to compute on classical computers. Specifically, we propose an efficient implementation of block-encoding of the Schwinger model Hamiltonian. Considering the structure of the Hamiltonian, this block-encoding can be implemented using $mathcal{O}(N+log^2(N/varepsilon))$ T gates. As an end-to-end application, we compute the vacuum persistence amplitude. As a result, we found that for a system size $N=100$ and an additive error $varepsilon=0.01$, with an evolution time $t$ and a lattice spacing a satisfying $t/2a=10$, the vacuum persistence amplitude can be calculated using about $10^{13}$ T gates. Our results provide insights into predictions about the performance of quantum computers in the FTQC and early FTQC era. |
| キーワード |
（和） |
量子アルゴリズム / シュウィンガー模型 / ブロック埋め込み / / / / / |
| （英） |
Quantum algorithms / Schwinger model / Block-encoding / / / / / |
| 文献情報 |
信学技報 |
| 資料番号 |
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| 発行日 |
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| ISSN |
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| PDFダウンロード |
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| 研究会情報 |
| 研究会 |
QIT |
| 開催期間 |
2023-12-17 - 2023-12-19 |
| 開催地（和） |
沖縄科学技術大学院大学 |
| 開催地（英） |
OIST |
| テーマ（和） |
量子情報，一般 |
| テーマ（英） |
Quantum Information |
| 講演論文情報の詳細 |
| 申込み研究会 |
QIT |
| 会議コード |
2023-12-QIT |
| 本文の言語 |
日本語 |
| タイトル（和） |
シュウィンガー模型のための量子アルゴリズムの構築と性能評価 |
| サブタイトル（和） |
|
| タイトル（英） |
Quantum circuit for simulating the Schwinger model |
| サブタイトル（英） |
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| キーワード(1)（和/英） |
量子アルゴリズム / Quantum algorithms |
| キーワード(2)（和/英） |
シュウィンガー模型 / Schwinger model |
| キーワード(3)（和/英） |
ブロック埋め込み / Block-encoding |
| キーワード(4)（和/英） |
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| キーワード(5)（和/英） |
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| キーワード(6)（和/英） |
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| キーワード(7)（和/英） |
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| キーワード(8)（和/英） |
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| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） |
坂本 一樹 / Kazuki Sakamoto / サカモト カズキ |
| 第1著者 所属（和/英） |
大阪大学 (略称： 阪大)
Osaka University (略称： Osaka Univ.) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） |
森崎 颯太 / Hayata Morisaki / モリサキ ハヤタ |
| 第2著者 所属（和/英） |
大阪大学 (略称： 阪大)
Osaka University (略称： Osaka Univ.) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） |
春名 純一 / Junichi Haruna / ハルナ ジュンイチ |
| 第3著者 所属（和/英） |
大阪大学 (略称： 阪大)
Osaka University (略称： Osaka Univ.) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） |
伊藤 悦子 / Etsuko Itou / イトウ エツコ |
| 第4著者 所属（和/英） |
京都大学/理化学研究所 (略称： 京大/理研)
Kyoto University/RIKEN (略称： Kyoto Univ./RIKEN) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） |
藤井 啓祐 / Keisuke Fujii / フジイ ケイスケ |
| 第5著者 所属（和/英） |
大阪大学/理化学研究所 (略称： 阪大/理研)
Osaka University/RIKEN (略称： Osaka Univ./RIKEN) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） |
御手洗 光祐 / Kosuke Mitarai / ミタライ コウスケ |
| 第6著者 所属（和/英） |
大阪大学 (略称： 阪大)
Osaka University (略称： Osaka Univ.) |
| 第7著者 氏名（和/英/ヨミ） |
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| 講演者 |
第1著者 |
| 発表日時 |
2023-12-17 17:15:00 |
| 発表時間 |
15分 |
| 申込先研究会 |
QIT |
| 資料番号 |
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| 巻番号（vol） |
vol. |
| 号番号（no） |
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| ページ範囲 |
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| 発行日 |
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