Inverse Hamiltonian design of highly-entangled quantum systems

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Summary (DeepL訳)

逆問題を解いて望ましい性質を持つハミルトニアンを同定することは、基本原理の発見につながることが期待されている。量子システムにおいて、量子もつれは、量子的性質を特徴づけるだけでなく、量子コンピューティングのような量子技術を開発する上でも極めて重要な役割を果たしている。しかし、量子もつれの設計原理はまだ明らかにされていません。本研究では、量子スピン系に自動微分を用いた逆設計の枠組みを適用し、大きな量子もつれを持つハミルトニアンを構築することを目指す。その結果、ハニカム格子と正八角形格子の両方において、基底状態が量子スピン液体である、結合に依存した異方的相互作用を持つキタエフ模型を自動的に見つけることができた。幾何学的なフラストレーションを持つ三角格子やカエデの葉格子では、特定のモデルに収束するのではなく、空間的に不均一な相互作用を持つ解を多数生成するが、それでも前例のないモデルを構築するのに役立つ。比較研究により、等方的なハイゼンベルグ相互作用ではなく、結合に依存する異方的相互作用が、幾何学的フラストレーションを持つ系においても、量子もつれを増幅することが明らかになった。本研究は、望ましい量子的性質と機能を持つ新しい量子系の自動設計に道を開くものである。

Links

http://arxiv.org/abs/2402.15802v1 (ar5iv, pdf)

Authors

Koji Inui, Yukitoshi Motome

Published

2024/02/24