Исследование обобщенных моделей Изинга на квантовом компьютере

Аннотация

В связи со сложностью исследования решеточных моделей статистической физики возникает интерес к разработке новых подходов к их изучению, в том числе с использованием квантовых технологий. В данной работе описывается и реализуется схема применения Variational Quantum Eigensolver (вариационный квантовый алгоритм для нахождения собственный значений) к задаче нахождения свободной энергии и намагниченности в термодинамическом пределе n-цепной обобщенной плоской модели Изинга с учетом взаимодействия ближайших соседей, следующих ближайших соседей и плакетных взаимодействий. Расчет отношения Рэлея для трансфер-матрицы подробно описан для n = 1,2,3. С помощью специальных параметризаций состояния системы кубитов и разложения трансфер-матрицы вычисляются свободная энергия и намагниченность для трехцепочечной модели на эмуляторе квантового компьютера. Весь процесс вычислений, включая эмуляцию квантового компьютера, реализован с использованием языка программирования Python. Также предлагается метод значительного ускорения вычислений (примерно в 10 000 раз) на эмуляторе для рассматриваемых моделей. Для найденных характеристик модели построены доверительные интервалы.