مقاله دینامیک کوانتومی کوئنچ مدل های ایزینگ ناکام هندسی

چکیده

Geometric frustration in two-dimensional Ising models allows for a wealth of exotic universal behavior, both Ising and non-Ising, in the presence of quantum fluctuations. In particular, the triangular antiferromagnet and Villain model in a transverse field can be understood through distinct XY pseudospins, but have qualitatively similar phase diagrams including a quantum phase transition in the (2+1)-dimensional XY universality class. While the quantum dynamics of modestly-sized systems can be simulated classically using tensor-based methods, these methods become infeasible for larger lattices. Here we perform both classical and quantum simulations of these dynamics, where our quantum simulator is a superconducting quantum annealer. Our observations on the triangular lattice suggest that the dominant quench dynamics are not described by the quantum Kibble-Zurek scaling of the quantum phase transition, but rather a faster coarsening dynamics in an effective two-dimensional XY model in the ordered phase. Similarly, on the Villain model, the scaling exponent does not match the Kibble-Zurek expectation. These results demonstrate the ability of quantum annealers to simulate coherent quantum dynamics and scale beyond the reach of classical approaches.

چکیده به فارسی (ترجمه ماشینی)

ناامیدی هندسی در مدلهای ISING دو بعدی باعث می شود که در صورت وجود نوسانات کوانتومی ، تعداد زیادی از رفتارهای جهانی عجیب و غریب ، هم ISING و چه غیرقانونی را فراهم کند.به طور خاص ، آنتی فروماگنت و شرور مثلثی در یک میدان عرضی را می توان از طریق شبه فن آوری XY متمایز درک کرد ، اما دارای نمودارهای فاز کیفی مشابه از جمله انتقال فاز کوانتومی در کلاس جهانی XY (2+1) است.در حالی که پویایی کوانتومی سیستم های با اندازه متوسط می تواند به صورت کلاسیک با استفاده از روشهای مبتنی بر تانسور شبیه سازی شود ، این روش ها برای شبکه های بزرگتر غیرقابل نفوذ می شوند.در اینجا ما هر دو شبیه سازی کلاسیک و کوانتومی از این دینامیک ها را انجام می دهیم ، جایی که شبیه ساز کوانتومی ما یک آنیلر کوانتومی ابررسانا است.مشاهدات ما در مورد شبکه مثلثی نشان می دهد که دینامیک فرونشست غالب با مقیاس کوانتومی Kibble-zurek از انتقال فاز کوانتومی توصیف نمی شود ، بلکه یک پویایی درشت سریعتر در یک مدل XY دو بعدی مؤثر در مرحله سفارش داده شده است.به طور مشابه ، در مدل شرور ، نماینده مقیاس با انتظار Kibble-zurek مطابقت ندارد.این نتایج توانایی آنیلرهای کوانتومی را در شبیه سازی پویایی کوانتومی منسجم و مقیاس فراتر از دسترس رویکردهای کلاسیک نشان می دهد.