論文の概要: Digital quantum simulation of non-perturbative dynamics of open systems
with orthogonal polynomials
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.14653v5
- Date: Mon, 29 Jan 2024 11:49:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-30 11:38:55.076418
- Title: Digital quantum simulation of non-perturbative dynamics of open systems
with orthogonal polynomials
- Title（参考訳）: 直交多項式を持つ開系の非摂動力学のディジタル量子シミュレーション
- Authors: Jos\'e D. Guimar\~aes, Mikhail I. Vasilevskiy and Lu\'is S. Barbosa
- Abstract要約: 本稿では,時間進化密度演算子と直交多項式アルゴリズム(TEDOPA)を量子コンピュータ上で用いることを提案する。
本研究では,本研究で検討したシステムの時間進化シミュレーションにおいて,計算資源の指数的スケーリングを回避できることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Classical non-perturbative simulations of open quantum systems' dynamics face
several scalability problems, namely, exponential scaling of the computational
effort as a function of either the time length of the simulation or the size of
the open system. In this work, we propose the use of the Time Evolving Density
operator with Orthogonal Polynomials Algorithm (TEDOPA) on a quantum computer,
which we term as Quantum TEDOPA (Q-TEDOPA), to simulate non-perturbative
dynamics of open quantum systems linearly coupled to a bosonic environment
(continuous phonon bath). By performing a change of basis of the Hamiltonian,
the TEDOPA yields a chain of harmonic oscillators with only local
nearest-neighbour interactions, making this algorithm suitable for
implementation on quantum devices with limited qubit connectivity such as
superconducting quantum processors. We analyse in detail the implementation of
the TEDOPA on a quantum device and show that exponential scalings of
computational resources can potentially be avoided for time-evolution
simulations of the systems considered in this work. We applied the proposed
method to the simulation of the exciton transport between two light-harvesting
molecules in the regime of moderate coupling strength to a non-Markovian
harmonic oscillator environment on an IBMQ device. Applications of the Q-TEDOPA
span problems which can not be solved by perturbation techniques belonging to
different areas, such as the dynamics of quantum biological systems and
strongly correlated condensed matter systems.
- Abstract（参考訳）: 量子力学の古典的非摂動論的シミュレーションは、いくつかのスケーラビリティの問題、すなわち、シミュレーションの時間の長さまたは開システムの大きさの関数としての計算労力の指数関数的スケーリングに直面している。
本研究では、時間進化密度演算子と直交多項式アルゴリズム(TEDOPA)を量子コンピュータ上で用いることを提案し、これを量子TEDOPA(Q-TEDOPA)と呼び、ボソニック環境(連続フォノン浴)に線形に結合したオープン量子系の非摂動力学をシミュレートする。
ハミルトニアンの基底を変更することにより、TEDOPAは局所的近傍相互作用のみを持つ高調波発振器の連鎖を発生させ、超伝導量子プロセッサのような量子ビット接続に制限された量子デバイスの実装に適合する。
量子デバイス上でのtedopaの実装を詳細に分析し,本研究で検討したシステムの時間発展シミュレーションにおいて,計算資源の指数関数的スケーリングを回避できることを示す。
提案手法をIBMQデバイス上の非マルコフ高調波発振器環境への中等結合強度条件下での2つの光ハーベスティング分子間の励起子輸送シミュレーションに応用した。
Q-TEDOPAの応用は、量子生物学系の力学や強い相関した凝縮物質系の力学など、異なる領域に属する摂動技術では解決できない問題にまたがる。
関連論文リスト
- qHEOM: A Quantum Algorithm for Simulating Non-Markovian Quantum Dynamics Using the Hierarchical Equations of Motion [0.0]
オープン量子系の非マルコフ力学をシミュレートする量子アルゴリズムを提案する。
提案手法により,雑音型中間スケール量子コンピュータ上での任意の量子マスター方程式の実装が可能となる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-18T20:41:10Z) - Efficient Simulation of Open Quantum Systems on NISQ Trapped-Ion Hardware [0.0]
NISQハードウェア上でのオープン量子システムをシミュレーションするための効率的なフレームワークを提案する。
提案手法は計算コストのかかるトロッタライズ法を回避し,リンドブラッドマスター方程式を利用する。
実量子ハードウェア上でのシミュレーションと正確な解との強い一致を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-14T17:13:47Z) - Efficient Learning for Linear Properties of Bounded-Gate Quantum Circuits [63.733312560668274]
d可変RZゲートとG-dクリフォードゲートを含む量子回路を与えられた場合、学習者は純粋に古典的な推論を行い、その線形特性を効率的に予測できるだろうか?
我々は、d で線形にスケーリングするサンプルの複雑さが、小さな予測誤差を達成するのに十分であり、対応する計算の複雑さは d で指数関数的にスケールすることを証明する。
我々は,予測誤差と計算複雑性をトレードオフできるカーネルベースの学習モデルを考案し,多くの実践的な環境で指数関数からスケーリングへ移行した。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-22T08:21:28Z) - Quantum Simulation of Dissipative Energy Transfer via Noisy Quantum
Computer [0.40964539027092917]
雑音の多いコンピュータ上でのオープン量子システムの力学をシミュレートする実用的な手法を提案する。
提案手法は,IBM-Q実機におけるゲートノイズを利用して,2量子ビットのみを用いて計算を行う。
最後に、トロッター展開を行う際の量子回路の深さの増大に対処するため、短期力学シミュレーションを拡張するために転送テンソル法(TTM)を導入した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-03T13:56:41Z) - Strategies to simulate dephasing-assisted quantum transport on digital
quantum computers [0.0]
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。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-04T14:23:08Z) - Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the
spin-boson model [68.8204255655161]
量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。
変分量子アルゴリズムは欠かせない代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模なシミュレーションを可能にしている。
量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は量子的優位性をもたらすことはありそうにない。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-09T18:00:05Z) - Quantum-Classical Hybrid Algorithm for the Simulation of All-Electron
Correlation [58.720142291102135]
本稿では、分子の全電子エネルギーと古典的コンピュータ上の特性を計算できる新しいハイブリッド古典的アルゴリズムを提案する。
本稿では,現在利用可能な量子コンピュータ上で,化学的に関連性のある結果と精度を実現する量子古典ハイブリッドアルゴリズムの能力を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-22T18:00:00Z) - Quantum Markov Chain Monte Carlo with Digital Dissipative Dynamics on
Quantum Computers [52.77024349608834]
少数のアンシラ量子ビットを用いて環境との相互作用をシミュレートするデジタル量子アルゴリズムを開発した。
逆イジングモデルの熱状態のシミュレーションによるアルゴリズムの評価を行った。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-04T18:21:00Z) - Information Scrambling in Computationally Complex Quantum Circuits [56.22772134614514]
53量子ビット量子プロセッサにおける量子スクランブルのダイナミクスを実験的に検討する。
演算子の拡散は効率的な古典的モデルによって捉えられるが、演算子の絡み合いは指数関数的にスケールされた計算資源を必要とする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-21T22:18:49Z) - Incoherent quantum algorithm dynamics of an open system with near-term
devices [0.0]
ハイブリッド量子古典アルゴリズムは、量子コンピューティングを実装する最も有望なシステムの一つである。
フォン・ノイマン方程式に従う密度行列に対する量子力学アルゴリズムについて検討する。
乱れた量子系のアンサンブル平均の力学を考察する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-08-12T14:22:42Z) - Quantum Non-equilibrium Many-Body Spin-Photon Systems [91.3755431537592]
論文は、非平衡状態における強相関量子系の量子力学に関するものである。
本研究の主な成果は, 臨界ダイナミクスのシグナチャ, 超ストロング結合のテストベッドとしての駆動ディックモデル, キブルズルーク機構の3つにまとめることができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-23T19:05:56Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。