論文の概要: Strategies to simulate dephasing-assisted quantum transport on digital
quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.02897v2
- Date: Wed, 12 Jan 2022 09:58:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-09 04:32:06.764616
- Title: Strategies to simulate dephasing-assisted quantum transport on digital
quantum computers
- Title（参考訳）: ディジタル量子コンピュータにおけるデファスメント支援量子輸送シミュレーション手法
- Authors: Federico Gallina, Matteo Bruschi, Barbara Fresch
- Abstract要約: 環境支援量子輸送(ENAQT)は、環境との相互作用によって伝達効率を変調し、時には向上させる。
本稿では,デジタル量子コンピュータにおけるENAQTの基礎となる力学をシミュレーションする問題を考察する。
2つの異なる量子アルゴリズムが導入され、第1はハミルトニアンに基づくもので、第2は衝突スキームに基づくものである。
- 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: Simulating charge and energy transfer in extended molecular networks requires
an effective model to include the environment because it significantly affects
the quantum dynamics. A prototypical effect known as Environment-Assisted
Quantum Transport (ENAQT) consists in the modulation and sometimes enhancement
of the transfer efficiency by the interaction with an environment. A simple
description of this phenomenon is obtained by a quantum master equation
describing a quantum walk over the molecular network in the presence of
inter-site decoherence. We consider the problem of simulating the dynamics
underlying ENAQT in a digital quantum computer. Two different quantum
algorithms are introduced, the first one based on stochastic Hamiltonians and
the second one based on a collision scheme. We test both algorithms by
simulating ENAQT in a small molecular network on a quantum computer emulator
and provide a comparative analysis of the two approaches. Both algorithms can
be implemented in a memory efficient encoding with the number of required
qubits scaling logarithmically with the size of the simulated system while the
number of gates increases quadratically. We discuss the algorithmic quantum
trajectories generated by the two simulation strategies showing that they
realize distinct unravellings of the site-dephasing master equation. In our
approach, the non-unitary dynamics of the open system is obtained through
effective representations of the environment, paving the way to digital quantum
simulations of quantum transport influenced by structured environments.
- Abstract（参考訳）: 拡張分子ネットワークにおける電荷とエネルギー移動のシミュレーションは、量子力学に大きく影響するため、環境を含む効果的なモデルを必要とする。
環境補助量子輸送(Environmental-Assisted Quantum Transport,ENAQT)として知られる原型的効果は、環境との相互作用による伝達効率の変調と時として向上である。
この現象の単純な説明は、サイト間デコヒーレンスの存在下で分子ネットワーク上の量子ウォークを記述する量子マスター方程式によって得られる。
我々は、デジタル量子コンピュータにおけるenaqtの基礎となるダイナミクスをシミュレートする問題を考える。
2つの異なる量子アルゴリズムが導入された。1つは確率ハミルトニアン、もう1つは衝突スキームに基づく。
両アルゴリズムを量子コンピュータエミュレータ上で,小さな分子ネットワーク上でenaqtをシミュレートしてテストし,両手法の比較解析を行った。
どちらのアルゴリズムも、シミュレーションシステムのサイズで対数的にスケールする必要な量子ビットの数でメモリ効率の良いエンコーディングで実装でき、ゲート数は二次的に増加する。
本稿では,2つのシミュレーション戦略によって生成されるアルゴリズム的量子軌道について論じる。
提案手法では, オープンシステムの非一元的ダイナミクスは, 環境の効率的な表現を通じて得られ, 構造化環境の影響を受ける量子輸送のディジタル量子シミュレーションへの道を開いた。
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