論文の概要: Quantum Simulation of Open Quantum Systems Using a Unitary Decomposition of Operators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.12588v1
• Date: Wed, 23 Jun 2021 18:00:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-25 18:21:55.236846
• Title: Quantum Simulation of Open Quantum Systems Using a Unitary Decomposition of Operators
• Title（参考訳）: 演算子のユニタリ分解によるオープン量子系の量子シミュレーション
• Authors: Anthony W. Schlimgen, Kade Head-Marsden, LeeAnn M. Sager, Prineha Narang, and David A. Mazziotti
• Abstract要約: 任意の量子作用素は、少なくとも4つのユニタリ作用素の線型結合として正確に分解可能であることを示す。 結果は古典的な計算と一致しており、中間的および将来の量子デバイスにおける非単位演算の約束を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Electron transport in realistic physical and chemical systems often involves the non-trivial exchange of energy with a large environment, requiring the definition and treatment of open quantum systems. Because the time evolution of an open quantum system employs a non-unitary operator, the simulation of open quantum systems presents a challenge for universal quantum computers constructed from only unitary operators or gates. Here we present a general algorithm for implementing the action of any non-unitary operator on an arbitrary state on a quantum device. We show that any quantum operator can be exactly decomposed as a linear combination of at most four unitary operators. We demonstrate this method on a two-level system in both zero and finite temperature amplitude damping channels. The results are in agreement with classical calculations, showing promise in simulating non-unitary operations on intermediate-term and future quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 現実の物理系と化学系における電子輸送は、しばしば大きな環境と非自明なエネルギー交換を伴い、開量子系の定義と処理を必要とする。 オープン量子系の時間進化は非ユニタリ演算子を用いるため、オープン量子系のシミュレーションはユニタリ演算子やゲートのみから構築される普遍量子コンピュータの課題を示す。 本稿では、量子デバイス上の任意の状態に対する非ユニタリ作用素の作用を実装するための一般的なアルゴリズムを提案する。 任意の量子作用素は、少なくとも4つのユニタリ作用素の線型結合として正確に分解できることを示す。 本手法を,ゼロおよび有限温度振幅減衰チャネルの2レベル系で実証する。 結果は古典計算と一致しており、中間および将来の量子デバイス上での非ユニタリ操作をシミュレートする可能性を示している。

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