論文の概要: Quantum tensor network algorithms for evaluation of spectral functions on quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.15165v3
- Date: Mon, 02 Dec 2024 20:10:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-04 15:38:37.275539
- Title: Quantum tensor network algorithms for evaluation of spectral functions on quantum computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおけるスペクトル関数評価のための量子テンソルネットワークアルゴリズム
- Authors: Michael L. Wall, Aidan Reilly, John S. Van Dyke, Collin Broholm, Paraj Titum,
- Abstract要約: テンソルネットワークから導かれる量子アルゴリズムを用いて,量子多体系の静的および動的特性をシミュレートする。
量子コンピュータ上で基底状態と励起状態を作成し、分子ナノマグネット(MNM)に応用するアルゴリズムをパラダイムとして示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: We investigate quantum algorithms derived from tensor networks to simulate the static and dynamic properties of quantum many-body systems. Using a sequentially prepared quantum circuit representation of a matrix product state (MPS) that we call a quantum tensor network (QTN), we demonstrate algorithms to prepare ground and excited states on a quantum computer and apply them to molecular nanomagnets (MNMs) as a paradigmatic example. In this setting, we develop two approaches for extracting the spectral correlation functions measured in neutron scattering experiments: (a) a generalization of the SWAP test for computing wavefunction overlaps and, (b) a generalization of the notion of matrix product operators (MPOs) to the QTN setting which generates a linear combination of unitaries. The latter method is discussed in detail for translationally invariant spin-half systems, where it is shown to reduce the qubit resource requirements compared with the SWAP method, and may be generalized to other systems. We demonstrate the versatility of our approaches by simulating spin-1/2 and spin-3/2 MNMs, with the latter being an experimentally relevant model of a Cr$^{3+}_8$ ring. Our approach has qubit requirements that are independent of the number of constituents of the many-body system and scale only logarithmically with the bond dimension of the MPS representation, making them appealing for implementation on near-term quantum hardware with mid-circuit measurement and reset.
- Abstract（参考訳）: テンソルネットワークから導かれる量子アルゴリズムを用いて,量子多体系の静的および動的特性をシミュレートする。
量子テンソルネットワーク(QTN)と呼ぶ行列積状態(MPS)の逐次的に準備された量子回路表現を用いて、量子コンピュータ上で基底および励起状態を作成し、分子ナノマグネット(MNM)に適用するアルゴリズムをパラダイム的な例として示す。
本研究では、中性子散乱実験で測定されたスペクトル相関関数を抽出する2つの方法を開発する。
(a)波動関数の重なりの計算のためのSWAPテストの一般化
b) 行列積作用素(MPO)の概念を、ユニタリの線型結合を生成するQTN設定に一般化する。
後者の手法は変換不変なスピンハーフ系に対して詳細に議論されており、SWAP法と比較してキュービットリソースの要求を減らし、他の系に一般化することができる。
我々はスピン1/2とスピン-3/2 MNMsをシミュレートし、後者がCr$^{3+}_8$環の実験的モデルであることを示す。
提案手法は,MPS表現の結合次元と対数的にのみスケールする多体系の構成成分数に依存しない量子ビット要件を持ち,中間回路計測とリセットによる短期量子ハードウェアの実装をアピールする。
関連論文リスト
- Simulating NMR Spectra with a Quantum Computer [49.1574468325115]
本稿では、スピン系のNMRスペクトルのシミュレーションの完全な手順の形式化を提供する。
また、量子コンピュータでハミルトン行列を対角化する方法も説明し、プロセス全体の性能を向上させる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-10-28T08:43:40Z) - Fourier Neural Operators for Learning Dynamics in Quantum Spin Systems [77.88054335119074]
ランダム量子スピン系の進化をモデル化するためにFNOを用いる。
量子波動関数全体の2n$の代わりに、コンパクトなハミルトン観測可能集合にFNOを適用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-09-05T07:18:09Z) - Quantum Algorithms for Inverse Participation Ratio Estimation in multi-qubit and multi-qudit systems [0.24466725954625895]
逆参加比は、ヒルベルト空間の選択された基底上での量子状態の拡散を定量化する。
我々は、マルチキュービットおよびマルチキュービット量子デバイス上でのIPPを推定する3つの量子アルゴリズムを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-06T10:39:03Z) - Simulation of Entanglement Generation between Absorptive Quantum
Memories [56.24769206561207]
我々は、QUantum Network Communication (SeQUeNCe) のオープンソースシミュレータを用いて、2つの原子周波数コム(AFC)吸収量子メモリ間の絡み合いの発生をシミュレートする。
本研究は,SeQUeNCe における truncated Fock 空間内の光量子状態の表現を実現する。
本研究では,SPDC音源の平均光子数と,平均光子数とメモリモード数の両方で異なる絡み合い発生率を観測する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-17T05:51:17Z) - Finite-size criticality in fully connected spin models on
superconducting quantum hardware [0.0]
我々は,完全連結スピンの量子臨界挙動を検出するために,量子アルゴリズムによって提供される新しい資源を利用する。
超伝導トランスモン量子ビット上で動作する変分アルゴリズムに基づく手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-08-04T16:00:34Z) - Qubit-efficient simulation of thermal states with quantum tensor
networks [13.128146097939263]
相互作用する量子多体系の熱状態を変動的に生成するホログラフィック量子シミュレーションアルゴリズムを提案する。
本研究では,Quantinuumのトラップイオン量子プロセッサ上で,この手法の原理実証を行う。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-12T18:26:49Z) - Quantum circuits for the preparation of spin eigenfunctions on quantum
computers [63.52264764099532]
ハミルトン対称性は、関連する多粒子波動関数を分類するための重要な道具である。
この研究は、量子コンピュータ上の全スピン固有関数の正確かつ近似的な準備のための量子回路を提示する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-19T00:21:46Z) - Information Scrambling in Computationally Complex Quantum Circuits [56.22772134614514]
53量子ビット量子プロセッサにおける量子スクランブルのダイナミクスを実験的に検討する。
演算子の拡散は効率的な古典的モデルによって捉えられるが、演算子の絡み合いは指数関数的にスケールされた計算資源を必要とする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-21T22:18:49Z) - Autoregressive Transformer Neural Network for Simulating Open Quantum Systems via a Probabilistic Formulation [5.668795025564699]
オープン量子システムのダイナミクスに対処するためのアプローチを提案する。
自己回帰変換ニューラルネットワークを用いて量子状態をコンパクトに表現する。
効率的なアルゴリズムは、リウヴィリア超作用素の力学をシミュレートするために開発された。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-11T18:00:00Z) - Solving Quantum Master Equations with Deep Quantum Neural Networks [0.0]
我々は、オープンな量子多体系の混合状態を表現するために、普遍的な量子計算が可能なディープ量子フィードフォワードニューラルネットワークを使用する。
量子ネットワークの特別な構造を所有するこのアプローチは、バレン高原の欠如など、多くの注目すべき特徴を享受している。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-08-12T18:00:08Z) - State preparation and measurement in a quantum simulation of the O(3)
sigma model [65.01359242860215]
我々は,非線型O(3)シグマモデルの固定点が,格子サイトあたり2キュービットしか持たないスピンモデルの量子相転移付近で再現可能であることを示す。
本稿では,弱い結合状態と量子臨界状態の両方において,断熱的基底状態の準備が複雑になる結果を得るためにトロッター法を適用した。
非単位ランダム化シミュレーション法に基づく量子アルゴリズムの提案と解析を行う。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-28T23:44:12Z)
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。