論文の概要: Efficient Quantum Simulation of Open Quantum System Dynamics on Noisy Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.12882v3
• Date: Fri, 10 Sep 2021 13:35:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-25 16:19:52.145485
• Title: Efficient Quantum Simulation of Open Quantum System Dynamics on Noisy Quantum Computers
• Title（参考訳）: 雑音量子コンピュータ上でのオープン量子システムダイナミクスの効率的な量子シミュレーション
• Authors: Shin Sun, Li-Chai Shih, Yuan-Chung Cheng
• Abstract要約: 量子散逸ダイナミクスは、コヒーレントからインコヒーレントにまたがって効率的にシミュレートできることを示す。 この研究は、NISQ時代の量子優位性のための新しい方向性を提供する。
• 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: Quantum simulation represents the most promising quantum application to demonstrate quantum advantage on near-term noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computers, yet available quantum simulation algorithms are prone to errors and thus difficult to be realized. Herein, we propose a novel scheme to utilize intrinsic gate errors of NISQ devices to enable controllable simulation of open quantum system dynamics without ancillary qubits or explicit bath engineering, thus turning unwanted quantum noises into useful quantum resources. Specifically, we simulate energy transfer process in a photosynthetic dimer system on IBM-Q cloud. By employing designed decoherence-inducing gates, we show that quantum dissipative dynamics can be simulated efficiently across coherent-to-incoherent regimes with results comparable to those of the numerically-exact classical method. Moreover, we demonstrate a calibration routine that enables consistent and predictive simulations of open-quantum system dynamics in the intermediate coupling regime. This work provides a new direction for quantum advantage in the NISQ era.
• Abstract（参考訳）: 量子シミュレーションは、うるさい中間スケール量子(nisq)コンピュータで量子の優位性を示す最も有望な量子応用であるが、利用可能な量子シミュレーションアルゴリズムはエラーを起こしやすいため実現が難しい。 そこで本研究では,NISQ装置の固有ゲート誤差を利用して,アシラリー量子ビットや明示的なバス工学を使わずに,オープン量子系の動的シミュレーションを制御可能とし,不要な量子ノイズを有用な量子資源に変換する手法を提案する。 具体的には,IBM-Qクラウド上の光合成ダイマーシステムにおけるエネルギー伝達過程をシミュレートする。 設計されたデコヒーレンス誘導ゲートを用いることで、量子散逸ダイナミクスはコヒーレントからインコヒーレントにまたがって効率的にシミュレートできることを示す。 さらに,中間結合系における開量子力学の一貫性と予測シミュレーションを可能にするキャリブレーションルーチンを示す。 この研究は、nisq時代の量子優位の新しい方向性を提供する。

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