論文の概要: Adiabatic elimination for composite open quantum systems: reduced model
formulation and numerical simulations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.05089v5
- Date: Thu, 9 Nov 2023 09:09:09 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-10 18:34:56.389097
- Title: Adiabatic elimination for composite open quantum systems: reduced model
formulation and numerical simulations
- Title（参考訳）: 複合開量子系の断熱除去:還元モデル定式化と数値シミュレーション
- Authors: Fran\c{c}ois-Marie Le R\'egent, Pierre Rouchon
- Abstract要約: 複合開量子系のシミュレーションのための数値計算法を提案する。
これはリンドブラッドのマスター方程式と断熱除去に基づいている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A numerical method is proposed for simulation of composite open quantum
systems. It is based on Lindblad master equations and adiabatic elimination.
Each subsystem is assumed to converge exponentially towards a stationary
subspace, slightly impacted by some decoherence channels and weakly coupled to
the other subsystems. This numerical method is based on a perturbation analysis
with an asymptotic expansion. It exploits the formulation of the slow dynamics
with reduced dimension. It relies on the invariant operators of the local and
nominal dissipative dynamics attached to each subsystem. Second-order expansion
can be computed only with local numerical calculations. It avoids computations
on the tensor-product Hilbert space attached to the full system. This numerical
method is particularly well suited for autonomous quantum error correction
schemes. Simulations of such reduced models agree with complete full model
simulations for typical gates acting on one and two cat-qubits (Z, ZZ and CNOT)
when the mean photon number of each cat-qubit is less than 8. For larger mean
photon numbers and gates with three cat-qubits (ZZZ and CCNOT), full model
simulations are almost impossible whereas reduced model simulations remain
accessible. In particular, they capture both the dominant phase-flip error-rate
and the very small bit-flip error-rate with its exponential suppression versus
the mean photon number.
- Abstract（参考訳）: 複合開量子系のシミュレーションのための数値計算法を提案する。
これはリンドブラッドマスター方程式と断熱除去に基づいている。
各サブシステムは定常部分空間に向かって指数関数的に収束し、いくつかのデコヒーレンスチャネルにわずかに影響され、他のサブシステムと弱結合すると仮定される。
この数値計算は漸近展開を伴う摂動解析に基づいている。
これは低次元のスローダイナミクスの定式化を利用する。
これは各サブシステムに付随する局所および名目散逸ダイナミクスの不変作用素に依存する。
2階展開は局所的な数値計算でのみ計算できる。
フルシステムに付随するテンソル積ヒルベルト空間上の計算を回避している。
この数値手法は、自律的量子誤差補正スキームに特に適している。
このような縮小モデルのシミュレーションは、各猫量子ビットの平均光子数が8未満である場合、1および2つの猫量子ビット(Z, ZZ, CNOT)に作用する典型的なゲートの完全なモデルシミュレーションと一致する。
3つの猫量子ビット (ZZZ と CCNOT) を持つより大きな平均光子数とゲートでは、モデルシミュレーションの削減は不可能である。
特に、位相フリップエラーレートと非常に小さなビットフリップエラーレートの両方を、指数関数的な抑制と平均光子数の両方で捉えている。
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