論文の概要: Optimized trajectory unraveling for classical simulation of noisy quantum dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.17161v1
• Date: Thu, 29 Jun 2023 17:59:01 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-30 12:10:06.687186
• Title: Optimized trajectory unraveling for classical simulation of noisy quantum dynamics
• Title（参考訳）: 雑音量子力学の古典シミュレーションのための最適軌道展開
• Authors: Zhuo Chen, Yimu Bao, Soonwon Choi
• Abstract要約: 任意のデコヒーレンスチャネルでは、アンラベリング方式を最適化し、エンタングルメント相転移の閾値を下げることができることを示す。 また、与えられた雑音チャネルに対して、未発見の基底を適応的に最適化するアルゴリズムを提案する。 準局所アンラベリングを用いて、任意に小さいが有限なデコヒーレンス率で開系を効率的にシミュレートする可能性を評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.772237365196053
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The dynamics of open quantum systems can be simulated by unraveling it into an ensemble of pure state trajectories undergoing non-unitary monitored evolution, which has recently been shown to undergo measurement-induced entanglement phase transition. Here, we show that, for an arbitrary decoherence channel, one can optimize the unraveling scheme to lower the threshold for entanglement phase transition, thereby enabling efficient classical simulation of the open dynamics for a broader range of decoherence rates. Taking noisy random unitary circuits as a paradigmatic example, we analytically derive the optimum unraveling basis that on average minimizes the threshold. Moreover, we present a heuristic algorithm that adaptively optimizes the unraveling basis for given noise channels, also significantly extending the simulatable regime. When applied to noisy Hamiltonian dynamics, the heuristic approach indeed extends the regime of efficient classical simulation based on matrix product states beyond conventional quantum trajectory methods. Finally, we assess the possibility of using a quasi-local unraveling, which involves multiple qubits and time steps, to efficiently simulate open systems with an arbitrarily small but finite decoherence rate.
• Abstract（参考訳）: 開量子系の力学は、非一意的な監視過程にある純粋な状態軌道のアンサンブルに展開することでシミュレートすることができる。 本稿では,任意のデコヒーレンスチャネルに対して,エンタングルメント相転移のしきい値を下げるアンレーブリングスキームを最適化し,より広いデコヒーレンスレートのオープンダイナミクスの効率的な古典的シミュレーションを可能にすることを示す。 ノイズのあるランダムユニタリ回路をパラダイム的な例として、平均で閾値を最小化する最適なアンレーブ基底を解析的に導出する。 さらに,与えられた雑音チャネルに対する非レーブ基底を適応的に最適化するヒューリスティックアルゴリズムを提案する。 雑音の多いハミルトン力学に適用すると、ヒューリスティックなアプローチは、従来の量子軌道法を超えた行列積状態に基づく効率的な古典的シミュレーションの体系を実際に拡張する。 最後に,複数の量子ビットと時間ステップを含む準局所アンレーブリングを用いて,任意に小さいが有限のデコヒーレンスレートを持つオープンシステムを効率的にシミュレートする可能性を評価する。

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