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  Efficient Quantum Algorithm for Filtering Product States

Irmejs, R., Bañuls, M. C., & Cirac, J. I. (2024). Efficient Quantum Algorithm for Filtering Product States. Quantum, 8: 1389. doi:10.22331/q-2024-06-27-1389.

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Basisdaten

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Datensatz-Permalink: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000E-49AA-1 Versions-Permalink: https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000F-8D83-E
Genre: Zeitschriftenartikel

Dateien

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:
2312.13892v1.pdf (Preprint), 3MB
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Datei-Permalink:
https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000E-49AC-F
Name:
2312.13892v1.pdf
Beschreibung:
-
OA-Status:
Grün
Sichtbarkeit:
Öffentlich
MIME-Typ / Prüfsumme:
application/pdf / [MD5]
Technische Metadaten:
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Copyright Datum:
-
Copyright Info:
-
Lizenz:
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
:
6548.pdf (Verlagsversion), 3MB
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Datei-Permalink:
https://hdl.handle.net/21.11116/0000-000F-8D84-D
Name:
6548.pdf
Beschreibung:
-
OA-Status:
Gold
Sichtbarkeit:
Öffentlich
MIME-Typ / Prüfsumme:
application/pdf / [MD5]
Technische Metadaten:
Öffnen
Copyright Datum:
-
Copyright Info:
-
Lizenz:
https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Externe Referenzen

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Urheber

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 Urheber:
Irmejs, Reinis1, 2, 3, Autor           
Bañuls, Mari Carmen1, 2, Autor           
Cirac, J. Ignacio1, 2, Autor                 
Affiliations:
1Theory, Max Planck Institute of Quantum Optics, Max Planck Society, ou_1445571              
2MCQST - Munich Center for Quantum Science and Technology, External Organizations, ou_3330166              
3IMPRS (International Max Planck Research School), Max Planck Institute of Quantum Optics, Max Planck Society, ou_3164443              

Inhalt

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Schlagwörter: Quantum Physics, quant-ph
 Zusammenfassung: We introduce a quantum algorithm to efficiently prepare states with an
arbitrarily small energy variance at the target energy. We achieve it by
filtering a product state at the given energy with a Lorentzian filter of width
$\delta$. Given a local Hamiltonian on $N$ qubits, we construct a parent
Hamiltonian whose ground state corresponds to the filtered product state with
variable energy variance proportional to $\delta\sqrt{N}$. We prove that the
parent Hamiltonian is gapped and its ground state can be efficiently
implemented in $\mathrm{poly}(N,1/\delta)$ time via adiabatic evolution. We
numerically benchmark the algorithm for a particular non-integrable model and
find that the adiabatic evolution time to prepare the filtered state with a
width $\delta$ is independent of the system size $N$. Furthermore, the
adiabatic evolution can be implemented with circuit depth
$\mathcal{O}(N^2\delta^{-4})$. Our algorithm provides a way to study the finite
energy regime of many body systems in quantum simulators by directly preparing
a finite energy state, providing access to an approximation of the
microcanonical properties at an arbitrary energy.

Details

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Sprache(n): eng - English
 Datum: 2023-12-212024-06-272024-06
 Publikationsstatus: Erschienen
 Seiten: -
 Ort, Verlag, Ausgabe: -
 Inhaltsverzeichnis: -
 Art der Begutachtung: Expertenbegutachtung
 Identifikatoren: arXiv: 2312.13892v1
DOI: 10.22331/q-2024-06-27-1389
Anderer: 6548
 Art des Abschluß: -

Veranstaltung

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Entscheidung

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Projektinformation

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Projektname : FermiQP, EQUAHUMO
Grant ID : 13N15890, 13N16066
Förderprogramm : Quantum technologies—from basic research to market
Förderorganisation : German Federal Ministry of Education and Research (BMBF), Munich Quantum Valley (MQV),Bavarian state government with funds from the Hightech Agenda Bayern Plus
Projektname : -
Grant ID : -
Förderprogramm : Germany’s Excellence Strategy – EXC- 2111 – 39081486
Förderorganisation : Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG, German Research Foundation)
Projektname : EU-QUANTERA project TNiSQ (BA 6059/1-1)
Grant ID : -
Förderprogramm : -
Förderorganisation : European Commission (EC)

Quelle 1

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Titel: Quantum
Genre der Quelle: Zeitschrift
 Urheber:
Affiliations:
Ort, Verlag, Ausgabe: Verein zur Förderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften
Seiten: - Band / Heft: 8 Artikelnummer: 1389 Start- / Endseite: - Identifikator: ISSN: 2521-327X
Anderer: https://doi.org/10.22331/q
CoNE: https://pure.mpg.de/cone/journals/resource/2521-327X