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01.09.2018 | Ausgabe 9/2018

Quantum Information Processing 9/2018

Ion-based quantum simulation of many-body electron–electron Coulomb interaction

Zeitschrift:
Quantum Information Processing > Ausgabe 9/2018
Autoren:
Da-Wei Luo, P. V. Pyshkin, Michele Modugno, Mike Guidry, J. Q. You, Lian-Ao Wu

Abstract

We propose an exact mathematical mapping that can be useful for making an analog quantum simulator that uses ion-based systems to realize the many-body electron–electron Coulomb interaction of an electron gas. This exact mathematical mapping allows us to deal with a system that is difficult to solve and control using a potentially more experimentally feasible setup. We show that ions can efficiently simulate electronic Coulomb interactions by using a unitary dilatation transform. The transformation does not need to be physically implemented if only the energy spectrum is desired, eliminating the complexity overhead. This proposal works in any number of dimensions and could be used to simulate different topological phases of electrons in graphene-like structures, by using ions confined in honeycomb lattices.

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