論文の概要: Quantum simulation of dissipation for Maxwell equations in dispersive
media
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.00056v1
- Date: Mon, 31 Jul 2023 18:22:40 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-02 16:38:46.250273
- Title: Quantum simulation of dissipation for Maxwell equations in dispersive
media
- Title（参考訳）: 分散媒体におけるマクスウェル方程式の散逸の量子シミュレーション
- Authors: Efstratios Koukoutsis, Kyriakos Hizanidis, Abhay K. Ram and George
Vahala
- Abstract要約: 分散メディアにおいて、散逸はマクスウェル方程式のシュロディンガー表現において、$r$-次元部分空間を占有するスパース対角作用素として現れる。
本稿では,散逸進化部を扱うための2つの拡張手法を提案する。
実験結果の光下では、電磁波の伝搬と散乱のフルウェーブ量子シミュレーションが近い将来可能であると考えられる。
- 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 dissipative character of an electromagnetic medium breaks the unitary
evolution structure that is present in lossless media, both dispersive and
optical. In dispersive media, dissipation appears in the Schrodinger
representation of Maxwell equations as a sparse diagonal operator occupying an
$r$-dimensional subspace. Trotterization of the evolution enables us to isolate
the non-unitary part associated with dissipation from the unitary part that
corresponds to the lossless case. Given the fact that the unitary part can be
implemented on $n$ qubits based on the discretization and the dimensionality of
the pertinent fields we propose two dilation techniques for handling the
dissipative evolution part. Our first algorithm is based on realization of
dissipation as a quantum amplitude channel where an unspecified environment
interacts with the lossless system and produces the non-unitary evolution.
Therefore, the combined system-environment is now closed and evolves unitary.
This physical unitary dilation process requires only one ancillary qubit as
environment resulting in a scaling of $\textit{O}(2^{n-1}n^2)$ elementary
gates, in the implementation of the total system-environment unitary evolution
operator. On the other hand, by treating the non-unitary part with the LCU
method, exploiting the diagonal structure of dissipation, we obtain an
optimized counterpart for the previous result. The non-unitary part can now be
implemented in $\textit{O}(2^{n})$ elementary gates. Under the light of our
results, a full-wave quantum simulation of electromagnetic wave propagation and
scattering in complex media is deemed possible in the near future.
- Abstract（参考訳）: 電磁媒体の散逸特性は、分散性および光性の両方の無損失媒体に存在するユニタリ進化構造を破る。
分散媒体において、散逸はマクスウェル方程式のシュロディンガー表現において、r$-次元部分空間を占有するスパース対角作用素として現れる。
進化のトロッター化により、損失のないケースに対応するユニタリ部分からの散逸に伴う非ユニタリ部分の分離が可能となる。
単位部分は、離散化と関連する場の次元性に基づいて$n$ qubitsで実装可能であることを考慮し、散逸進化部分を扱うための2つの拡張手法を提案する。
最初のアルゴリズムは、不特定環境が損失のないシステムと相互作用し、非単位進化を生成する量子振幅チャネルとしての散逸の実現に基づいている。
したがって、システム環境の組み合わせは閉じられ、ユニタリに進化する。
この物理ユニタリ拡張プロセスは、全系環境ユニタリ進化作用素の実装において、$\textit{O}(2^{n-1}n^2)$小ゲートのスケーリングをもたらす環境として1つのアクビットしか必要としない。
一方,非ユニタリ部をlcu法で処理し,散逸の対角構造を利用することにより,先行する結果に対して最適化された対応部を得る。
非ユニタリ部分は、$\textit{o}(2^{n})$ elementary ゲートで実装できるようになった。
実験結果の光下では、電磁波の伝搬と散乱のフルウェーブ量子シミュレーションが近い将来可能であると考えられる。
関連論文リスト
- Efficient Quantum Circuits for Non-Unitary and Unitary Diagonal Operators with Space-Time-Accuracy trade-offs [1.0749601922718608]
ユニタリおよび非ユニタリ対角作用素は量子アルゴリズムの基本的な構成要素である。
本稿では,一元対角演算子と非単元対角演算子を効率よく調整可能な量子回路で実装する一般手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-03T15:42:25Z) - Neutron-nucleus dynamics simulations for quantum computers [49.369935809497214]
一般ポテンシャルを持つ中性子核シミュレーションのための新しい量子アルゴリズムを開発した。
耐雑音性トレーニング法により、ノイズの存在下でも許容される境界状態エネルギーを提供する。
距離群可換性(DGC)と呼ばれる新しい可換性スキームを導入し、その性能をよく知られたqubit-commutativityスキームと比較する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-22T16:33:48Z) - Improved simulation of quantum circuits dominated by free fermionic operations [1.024113475677323]
本稿では,FLOゲートと非ガウスゲートの「自由」近傍マッチゲートと等価なフェルミオン線形光学(FLO)ゲートからなる普遍量子回路をシミュレーションするアルゴリズムを提案する。
我々の重要な貢献は、FLO回路をシミュレートする新しい位相感受性アルゴリズムの開発である。
任意のFLOユニタリーと$k$制御Zゲートを含む量子回路に対して、先行技術よりも指数関数的に$k$O(4.5k)$Oを得る。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-07-24T11:36:28Z) - GRAPE optimization for open quantum systems with time-dependent
decoherence rates driven by coherent and incoherent controls [77.34726150561087]
グラディエントアセンセントパルス工学(GRAPE)法は量子制御の最適化に広く用いられている。
我々は、コヒーレント制御と非コヒーレント制御の両方によって駆動されるオープン量子系の目的関数を最適化するために、GRAPE法を採用する。
状態-状態遷移問題に対する数値シミュレーションによりアルゴリズムの効率を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-07-17T13:37:18Z) - Fast Computation of Optimal Transport via Entropy-Regularized Extragradient Methods [75.34939761152587]
2つの分布間の最適な輸送距離の効率的な計算は、様々な応用を促進するアルゴリズムとして機能する。
本稿では,$varepsilon$加法精度で最適な輸送を計算できるスケーラブルな一階最適化法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-30T15:46:39Z) - Two-Unitary Decomposition Algorithm and Open Quantum System Simulation [0.17126708168238122]
非ゼロ特異値を持つ$d$次元演算子$A$を分解する量子二元分解(TUD)アルゴリズムを提案する。
2つのユニタリは決定論的に実装できるため、それぞれの状態準備の託宣に1つの呼び出ししか必要としない。
TUD法は、非ユニタリ作用素を2つのユニタリとして実装することができるため、線形代数や量子機械学習にも応用できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-20T16:09:28Z) - A single $T$-gate makes distribution learning hard [56.045224655472865]
この研究は、局所量子回路の出力分布の学習可能性に関する広範な評価を提供する。
ハイブリッド量子古典アルゴリズムを含む多種多様な学習アルゴリズムにおいて、深度$d=omega(log(n))$ Clifford回路に関連する生成的モデリング問題さえも困難であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-07T08:04:15Z) - Quantum State Preparation and Non-Unitary Evolution with Diagonal
Operators [0.0]
単元量子デバイス上での非単元演算をシミュレートするダイレーションに基づくアルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムを用いて、高忠実度量子デバイス上でランダムな準正規化された2レベル状態を作成する。
また,2レベル開放量子系の正確な非単位的ダイナミクスを,量子デバイス上で計算されたデファーシングチャネルと振幅減衰チャネルに提示する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-05T17:56:41Z) - Preparation of excited states for nuclear dynamics on a quantum computer [117.44028458220427]
量子コンピュータ上で励起状態を作成するための2つの異なる方法を研究する。
シミュレーションおよび実量子デバイス上でこれらの手法をベンチマークする。
これらの結果から,フォールトトレラントデバイスに優れたスケーリングを実現するために設計された量子技術が,接続性やゲート忠実性に制限されたデバイスに実用的なメリットをもたらす可能性が示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-28T17:21:25Z) - Simulating nonnative cubic interactions on noisy quantum machines [65.38483184536494]
量子プロセッサは、ハードウェアに固有のものではないダイナミクスを効率的にシミュレートするためにプログラムできることを示す。
誤差補正のないノイズのあるデバイスでは、モジュールゲートを用いて量子プログラムをコンパイルするとシミュレーション結果が大幅に改善されることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-15T05:16:24Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。