論文の概要: Simulating Open Quantum System Dynamics on NISQ Computers with
Generalized Quantum Master Equations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.04956v2
- Date: Tue, 8 Aug 2023 15:11:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-09 17:42:22.882022
- Title: Simulating Open Quantum System Dynamics on NISQ Computers with
Generalized Quantum Master Equations
- Title（参考訳）: 一般化量子マスター方程式を用いたNISQコンピュータ上のオープン量子システムダイナミクスのシミュレーション
- Authors: Yuchen Wang (1), Ellen Mulvihill (2), Zixuan Hu (1), Ningyi Lyu (2),
Saurabh Shivpuje (1), Yudan Liu (3), Micheline B. Soley (2 and 4), Eitan Geva
(3), Victor S. Batista (2), and Sabre Kais (1) ((1) Purdue University, (2)
Yale University, (3) University of Michigan, Ann Arbor, (4) University of
Wisconsin-Madison)
- Abstract要約: 本稿では,GQME(Generalized Quantum Master Equation)に基づく量子アルゴリズムを提案する。
我々は、Sz.-Nagy拡張定理を用いて、高次元ヒルベルト空間において、非ユニタリなプロパゲータをユニタリなプロパゲータに変換する方法を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a quantum algorithm based on the Generalized Quantum Master
Equation (GQME) approach to simulate open quantum system dynamics on noisy
intermediate-scale quantum (NISQ) computers. This approach overcomes the
limitations of the Lindblad equation, which assumes weak system-bath coupling
and Markovity, by providing a rigorous derivation of the equations of motion
for any subset of elements of the reduced density matrix. The memory kernel
resulting from the effect of the remaining degrees of freedom is used as input
to calculate the corresponding non-unitary propagator. We demonstrate how the
Sz.-Nagy dilation theorem can be employed to transform the non-unitary
propagator into a unitary one in a higher-dimensional Hilbert space, which can
then be implemented on quantum circuits of NISQ computers. We validate our
quantum algorithm as applied to the spin-boson benchmark model by analyzing the
impact of the quantum circuit depth on the accuracy of the results when the
subset is limited to the diagonal elements of the reduced density matrix. Our
findings demonstrate that our approach yields reliable results on NISQ IBM
computers.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,一般量子マスター方程式(GQME)に基づく量子アルゴリズムを提案する。
このアプローチは、還元密度行列の要素の任意の部分集合に対する運動方程式の厳密な導出を提供することにより、システムバス結合とマルコビティを仮定するリンドブラッド方程式の限界を克服する。
残りの自由度の影響によるメモリカーネルを入力として、対応する非単位プロパゲータを算出する。
Szの仕組みを実証する。
非ユニタリプロパゲータを高次元のヒルベルト空間内のユニタリなものに変換するために、-nagy dilation theorem を用いることができ、それが nisq コンピュータの量子回路上で実装できる。
我々は, 量子回路深度が, 減密度行列の対角要素に制限された場合の精度に与える影響を解析し, スピンボソンベンチマークモデルに適用した量子アルゴリズムの有効性を検証した。
提案手法は, NISQ IBM コンピュータ上で信頼性の高い結果が得られることを示す。
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