論文の概要: A quantum algorithm for the direct estimation of the steady state of
open quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.07133v3
- Date: Thu, 18 Feb 2021 18:31:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-06 01:19:46.119534
- Title: A quantum algorithm for the direct estimation of the steady state of
open quantum systems
- Title（参考訳）: 開量子系の定常状態の直接推定のための量子アルゴリズム
- Authors: Nathan Ramusat and Vincenzo Savona
- Abstract要約: 非平衡定常状態上で観測可能な観測値の平均予測値を直接推定するための効率的な量子アルゴリズムを開発した。
このアルゴリズムは密度行列のベクトル化表現を量子レジスタ上に符号化する。
このアルゴリズムの出力状態は, 定常状態における観測値の期待値を推定することができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Simulating the dynamics and the non-equilibrium steady state of an open
quantum system are hard computational tasks on conventional computers. For the
simulation of the time evolution, several efficient quantum algorithms have
recently been developed. However, computing the non-equilibrium steady state as
the long-time limit of the system dynamics is often not a viable solution,
because of exceedingly long transient features or strong quantum correlations
in the dynamics. Here, we develop an efficient quantum algorithm for the direct
estimation of averaged expectation values of observables on the non-equilibrium
steady state, thus bypassing the time integration of the master equation. The
algorithm encodes the vectorized representation of the density matrix on a
quantum register, and makes use of quantum phase estimation to approximate the
eigenvector associated to the zero eigenvalue of the generator of the system
dynamics. We show that the output state of the algorithm allows to estimate
expectation values of observables on the steady state. Away from critical
points, where the Liouvillian gap scales as a power law of the system size, the
quantum algorithm performs with exponential advantage compared to exact
diagonalization.
- Abstract（参考訳）: オープン量子システムのダイナミクスと非平衡定常状態のシミュレーションは、従来のコンピュータでは難しい計算タスクである。
時間進化のシミュレーションのために、いくつかの効率的な量子アルゴリズムが最近開発された。
しかし、系の動力学の長期的限界として非平衡定常状態を計算することは、非常に長い過渡的特徴や力学における強い量子相関のため、しばしば有効な解ではない。
そこで我々は,非平衡定常状態における観測変数の平均期待値を直接推定する効率的な量子アルゴリズムを開発し,マスター方程式の時間積分を回避した。
このアルゴリズムは、量子レジスタ上の密度行列のベクトル化表現を符号化し、量子位相推定を用いてシステムダイナミクスの生成元のゼロ固有値に関連する固有ベクトルを近似する。
アルゴリズムの出力状態が定常状態における可観測性の期待値の推定を可能にすることを示す。
リウビリアンギャップが系の大きさのパワー則としてスケールする臨界点から離れて、量子アルゴリズムは正確な対角化と比較して指数関数的に有利に振る舞う。
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