論文の概要: Improved precision scaling for simulating coupled quantum-classical dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.13033v1
• Date: Mon, 24 Jul 2023 18:00:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-26 19:23:14.368948
• Title: Improved precision scaling for simulating coupled quantum-classical dynamics
• Title（参考訳）: 結合量子古典力学シミュレーションのための高精度スケーリングの改善
• Authors: Sophia Simon, Raffaele Santagati, Matthias Degroote, Nikolaj Moll, Michael Streif, Nathan Wiebe
• Abstract要約: 古典量子系に対する量子シミュレーションの精度スケーリングにおける超多項式的改善を提案する。 クープマン・ヴォン・ノイマン形式主義に基づく枠組みを用いることで、リウヴィル運動方程式をユニタリ力学として表現する。 これらのシミュレーションは,マイクロカノニカルアンサンブルとカノニカルアンサンブルの両方で実行可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.17126708168238122
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a super-polynomial improvement in the precision scaling of quantum simulations for coupled classical-quantum systems in this paper. Such systems are found, for example, in molecular dynamics simulations within the Born-Oppenheimer approximation. By employing a framework based on the Koopman-von Neumann formalism, we express the Liouville equation of motion as unitary dynamics and utilize phase kickback from a dynamical quantum simulation to calculate the quantum forces acting on classical particles. This approach allows us to simulate the dynamics of these particles without the overheads associated with measuring gradients and solving the equations of motion on a classical computer, resulting in a super-polynomial advantage at the price of increased space complexity. We demonstrate that these simulations can be performed in both microcanonical and canonical ensembles, enabling the estimation of thermodynamic properties from the prepared probability density.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,古典量子系の量子シミュレーションの高精度スケーリングにおける超多項式改善について述べる。 このような系は例えばボルン=オッペンハイマー近似の分子動力学シミュレーションで見られる。 クープマン・ヴォン・ノイマン形式主義に基づく枠組みを用いて、リウヴィル運動方程式をユニタリ力学として表現し、動的量子シミュレーションから位相キックバックを用いて古典粒子に作用する量子力を計算する。 このアプローチにより、古典的コンピュータ上での勾配の計測や運動方程式の解くオーバーヘッドなしにこれらの粒子の動力学をシミュレートすることができ、空間複雑性の増大に超多項的な利点をもたらす。 これらのシミュレーションは, マイクロカノニカルアンサンブルとカノニカルアンサンブルの両方で行うことができ, 準備された確率密度から熱力学特性を推定できることを示した。

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