Digital-Analog Quantum Simulation of Spin Systems in Trapped Ions

Abstract

[eng]We propose a method to simulate spin models in trapped ions, using digital-analog techniques. With a suitable multiqubit gate decomposition in terms of analog blocks and digital steps, we show that the dynamics of the spin-1/2 Heisenberg chain can be implemented in a linear ion array. This digital-analog proposal involves substantially less number of gates than a fully digital approach, making it a good candidate for experimental implementations. Our work may be adapted to different quantum platforms.

[eus]Teknika digital-analogikoak erabiliz, ioi harrapatuetan spin sistemak simulatzeko metodo bat aurkezten dugu. Bloke analogikoak eta pauso digitalak tartekatuz, spin- 1=2eko Heisenberg ereduaren dinamika ioi kate baten bidez simula daitekela azaltzen dugu. Prozedura digital-analogikoek guztiz digitala den protokolo batek baino ate gutxiago behar ditu, esperimentalki gauzatzea erraztuz. Gure lana beste plataforma kuantiko batzuetara moldagarria izan daiteke.

[es]Proponemos un método para simular modelos de espines en iones atrapados, mediante técnicas digital-analógicas. Usando una descomposición en puertas multiqubit, demostramos que es posible implementar la dinámica del modelo de Heisenberg de spin-1/2 en una cadena de iones. La propuesta digital-analógica requiere un menor número de puertas que un protocolo completamente digital, facilitando su realización experimental y su adaptación a diversas plataformas cuánticas.