論文の概要: Making Trotterization adaptive for NISQ devices and beyond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.12653v1
• Date: Mon, 26 Sep 2022 12:54:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-25 03:01:50.911979
• Title: Making Trotterization adaptive for NISQ devices and beyond
• Title（参考訳）: NISQデバイス以降におけるトロッタライゼーションの適応化
• Authors: Hongzheng Zhao, Marin Bukov, Markus Heyl, and Roderich Moessner
• Abstract要約: 量子多体ダイナミクスのディジタルシミュレーションは、トロッター化を鍵要素とする。 本稿では,局所可観測体の量子多体ダイナミクスの制御解を提供する適応的トロッタライズ方式を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The digital simulation of quantum many-body dynamics, one of the most promising applications of quantum computers, involves Trotterization as a key element. It is an outstanding challenge to formulate a quantum algorithm allowing adaptive Trotter time steps. This is particularly relevant for today's noisy intermediate scale quantum devices, where the minimization of the circuit depth is a central optimization task. Here, we introduce an adaptive Trotterization scheme providing a controlled solution of the quantum many-body dynamics of local observables. Our quantum algorithm outperforms conventional fixed-time step Trotterization schemes in a quantum quench and even allows for a controlled asymptotic long-time error, where Trotterized dynamics generically enters challenging regimes. This adaptive method can also be generalized to protect various other kinds of symmetries, which we illustrate by preserving the local Gauss's law in a lattice gauge theory. We discuss the requirements imposed by experimental resources, and point out that our adaptive Trotterization scheme can be of use also in numerical approaches based on Trotterization such as in time-evolving block decimation methods.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータの最も有望な応用の1つである量子多体力学のデジタルシミュレーションでは、トロッター化が鍵要素である。 適応的トロッター時間ステップを可能にする量子アルゴリズムを定式化するのは非常に難しい課題である。 これは今日のノイズの多い中間スケール量子デバイスにおいて特に重要であり、回路深さの最小化は中央最適化タスクである。 本稿では,局所可観測体の量子多体ダイナミクスの制御解を提供する適応的トロッタライズ方式を提案する。 我々の量子アルゴリズムは、従来の固定時間ステップのトロッタライズスキームを量子クエンチで上回り、制御された漸近的長期誤差を許容し、トロッタライズドダイナミクスが一般に挑戦的なレジームに入る。 この適応法は、格子ゲージ理論において局所ガウスの法則を保ちながら、様々な種類の対称性を保護するためにも一般化することができる。 実験資源の要求条件を考察し, 時間発展型ブロックデシメーション法のように, トロタライズに基づく数値的手法においても, 適応的トロタライズ手法が有効であることを指摘した。

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