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01.04.2021 | Ausgabe 4/2021

Quantum Information Processing 4/2021

Digital quantum simulation of non-equilibrium quantum many-body systems

Zeitschrift:
Quantum Information Processing > Ausgabe 4/2021
Autoren:
Benedikt Fauseweh, Jian-Xin Zhu
Wichtige Hinweise

Supplementary Information

The online version supplementary material available at https://​doi.​org/​10.​1007/​s11128-021-03079-z.
We thank Christopher Lane, Zhao Huang, and Andrew Sornborger for useful discussions. This work was carried out under the auspices of the U.S. Department of Energy (DOE) National Nuclear Security Administration under Contract No. 89233218CNA000001. It was supported by the LANL LDRD Program (B.F.) and NNSA ASC Program (J.-X. Z.). This research used resources provided by the LANL Institutional Computing Program.

Publisher's Note

Springer Nature remains neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations.

Abstract

Digital quantum simulation uses the capabilities of quantum computers to determine the dynamics of quantum systems, which are beyond the computability of modern classical computers. A notoriously challenging task in this field is the description of non-equilibrium dynamics in quantum many-body systems. Here, we use the IBM quantum computers to simulate the non-equilibrium dynamics of few spin and fermionic systems. Our results reveal that with a combination of error mitigation, noise extrapolation and optimized initial state preparation, one can tackle the most important drawbacks of modern quantum devices. The systems we simulate demonstrate the potential for large-scale quantum simulations of light–matter interactions in the near future.

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