論文の概要: Succinct Description and Efficient Simulation of Non-Markovian Open Quantum Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.03240v2
• Date: Mon, 27 Feb 2023 21:23:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-09 02:25:52.497463
• Title: Succinct Description and Efficient Simulation of Non-Markovian Open Quantum Systems
• Title（参考訳）: 非マルコフ開量子系の簡潔記述と効率的なシミュレーション
• Authors: Xiantao Li, Chunhao Wang
• Abstract要約: 非マルコフ的開量子系は、量子系が入浴環境と結合されるときの最も一般的な力学を表す。 量子化誤差を持つ非マルコフ開量子系の力学の簡潔な表現を提供する。 また、そのような力学をシミュレートする効率的な量子アルゴリズムも開発している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.713291434132985
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Non-Markovian open quantum systems represent the most general dynamics when the quantum system is coupled with a bath environment. The quantum dynamics arising from many important applications are non-Markovian. Although for special cases, such as Hamiltonian evolution and Lindblad evolution, quantum simulation algorithms have been extensively studied, efficient quantum simulations for the dynamics of non-Markovian open quantum systems remain underexplored. The most immediate obstacle for studying such systems is the lack of a universal succinct description of their dynamics. In this work, we fulfill the gap of studying such dynamics by 1) providing a succinct representation of the dynamics of non-Markovian open quantum systems with quantifiable error, and 2) developing an efficient quantum algorithm for simulating such dynamics with cost $O(t\, \mathrm{polylog}(t/\epsilon))$ for evolution time $t$ and precision $\epsilon$. Our derivation of the succinct representation is based on stochastic Schr\"odinger equations, which could lead to new alternatives to deal with open quantum systems as well.
• Abstract（参考訳）: 非マルコフ的開量子系は、量子系が入浴環境と結合されるときの最も一般的な力学を表す。 多くの重要な応用から生じる量子力学は非マルコフである。 ハミルトン進化やリンドブラッド進化のような特殊なケースでは量子シミュレーションアルゴリズムが広く研究されているが、非マルコフ開量子系の力学の効率的な量子シミュレーションは未解明のままである。 このようなシステムを研究する上で最も直接的な障害は、それらの力学に関する普遍的な簡潔な記述がないことである。 本研究では,このようなダイナミクスの研究のギャップを埋める。 1) 量子化誤差を持つ非マルコフ開量子系の力学の簡潔な表現を提供し、 2)そのようなダイナミクスをシミュレートするための効率的な量子アルゴリズムを開発するには、進化時間$t$と精度$\epsilon$のコスト$o(t\, \mathrm{polylog}(t/\epsilon))$が必要である。 succinct表現の導出は確率的なSchr\"odinger方程式に基づいており、これは開量子系にも新しい選択肢をもたらす可能性がある。

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