Heisenberg Spin Zincirlerinin Simülasyonu: Klasik Yöntemlere Karşı NISQ Donanımı

Tek boyutlu Heisenberg spin zincirleri, kuantum simülasyonu için standart sınama alanıdır: doğru yanıtı bilecek kadar analitik olarak ele alınabilir, klasik hesaplama maliyeti zincir uzunluğuyla hızla büyüyecek kadar da zordur.

Klasik tarafı — tam köşegenleştirme, yoğunluk matrisi renormalizasyon grubu (DMRG) ve kuantum Monte Carlo — ve kuantum tarafını, Qiskit ile kurulup IBM Quantum donanımında çalıştırılan bir varyasyonel kuantum özdeğer çözücüsünü uyguladım; ardından doğruluk ve hesaplama maliyetini zincir uzunluğunun fonksiyonu olarak karşılaştırdım.

Asıl ilgi çekici sonuç donanımın gürültülü olması değil, bu gürültünün nasıl ölçeklendiğidir: kapı hatalarının ve eş evrelilik kaybının doğruluğu bozma biçimini niceliksel olarak ortaya koymak, mevcut cihazların klasik simülasyonla gerçekten rekabet edebildiği sistem boyutlarını söylemeyi mümkün kılıyor.