Quantum simulation of fermionic models in superconducting circuits

Abstract

Investigamos varios métodos de simulación cuántica de modelos fermiónicos, y damos cuenta de una implementación de una de nuestras propuestas en un soporte de circuitos superconductores. Partiendo de la usual codificación digital de la información en qubits, habitual en computación cuántica universal, modificamos este esquema central para incorporar técnicas híbridas, donde no consideramos los qubits como únicos portadores de información, sino también otros elementos de las plataformas cuánticas, cuyos grados de libertad son recursos en potencia para almacenaje y cómputo. Atentos al concepto de ¿complejidad simulando complejidad¿, proponemos enfoques de simulación cuántica digital-analógica y protocolos clásico-cuánticos para así incrementar las capacidades de simulación de fermiones en los circuitos superconductores. Proponemos su aplicación para simulación de modelos fermiónicos en materia condensada, gravedad cuántica, teoría cuántica de campos, y química cuántica. Estos simuladores cuánticos especializados para ciertos problemas que usan codificación analógica de la información son buenos candidatos para lograr la simulación de problemas complejos en dispositivos cuánticos alcanzables con la tecnología actual.