論文の概要: Efficient quantum algorithm to simulate open systems through a single environmental qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.10009v3
• Date: Tue, 17 Dec 2024 17:01:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-18 13:54:58.505465
• Title: Efficient quantum algorithm to simulate open systems through a single environmental qubit
• Title（参考訳）: 単一環境量子ビットによる開系シミュレーションのための効率的な量子アルゴリズム
• Authors: Giovanni Di Bartolomeo, Michele Vischi, Tommaso Feri, Angelo Bassi, Sandro Donadi,
• Abstract要約: 量子コンピュータ上でのリンドブラッドマスター方程式により記述された開量子系の力学をシミュレーションする効率的なアルゴリズムを提案する。 固定精度条件下では,他の手法と比較してトロッター数を減らすことができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: We present an efficient algorithm for simulating open quantum systems dynamics described by the Lindblad master equation on quantum computers, addressing key challenges in the field. In contrast to existing approaches, our method achieves two significant advancements. First, we employ a repetition of unitary gates on a set of $n$ system qubits and, remarkably, only a single ancillary bath qubit representing the environment. It follows that, for the typical case of $m$-locality of the Lindblad operators, we reach an exponential improvement of the number of ancilla in terms of $m$ and up to a polynomial improvement in ancilla overhead for large $n$ with respect to other approaches. Although stochasticity is introduced, requiring multiple circuit realizations, the sampling overhead is independent of the system size. Secondly, we show that, under fixed accuracy conditions, our algorithm enables a reduction in the number of trotter steps compared to other approaches, substantially decreasing circuit depth. These advancements hold particular significance for near-term quantum computers, where minimizing both width and depth is critical due to inherent noise in their dynamics.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、量子コンピュータ上でのリンドブラッドマスター方程式によって記述されたオープン量子系の力学をシミュレーションする効率的なアルゴリズムについて述べる。 既存の手法とは対照的に,本手法は2つの重要な進歩を達成している。 まず、1組の$n$システムキュービットにユニタリゲートを繰り返し使用し、驚くべきことに、環境を表す1つのアシラリーバスキュービットのみを使用します。 これは、リンドブラッド作用素の典型的な場合、$m$-局所性に対して、他のアプローチに関して大きめの$n$に対する大きめのアンシラオーバーヘッドにおいて、$m$と最大多項式の改善でアンシラの数を指数関数的に改善する。 確率性は導入されるが、複数の回路の実現を必要とするが、サンプリングオーバーヘッドはシステムサイズとは無関係である。 第2に,固定精度条件下では,他の手法と比較してトロッタステップの削減が可能であり,回路深さが大幅に減少することを示す。 これらの進歩は、近未来の量子コンピュータにおいて特に重要であり、幅と深さの最小化は、その力学に固有のノイズのために重要である。

関連論文リスト

• Exponentially reduced circuit depths in Lindbladian simulation [11.176767117446696]
  量子コンピュータはリンドブラディアン力学を効率的にシミュレートすることができ、オープンシステムシミュレーション、熱と基底状態の準備、自律的な量子エラー補正、散逸工学などの強力な応用を可能にする。 既存の手法は、リソース集約型マルチキュービット演算に依存するか、実験的にフレンドリーな手法を用いてシミュレーションエラーを抑えるためにディープ量子回路を利用するか、重大なトレードオフに直面している。 本稿では,回路深度を最小化しつつ,実験的にアクセス可能な効率的なリンドブラディアンシミュレーションフレームワークを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-30T16:31:25Z)
• Exponentially accurate open quantum simulation via randomized dissipation with minimal ancilla [0.35794129023851595]
  リンドブラッド力学をシミュレートするいくつかの量子アルゴリズムは、精度$varepsilon$で対数的に短い回路深さを達成する。 観測可能な推定を目的とした複数のジャンプ演算子を用いて一般リンドブラッド力学をシミュレーションする量子アルゴリズムを提案し,対数的に短い回路深さと最小アンシラサイズの両方を達成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-27T04:43:19Z)
• Practical, optimal preparation of general quantum state with exponentially improved robustness [5.149586838873632]
  本研究では,従来の手法をバケット・ブリガド方式で克服する。 本手法は,線形Clifford$+T$回路深さ,ゲート数数,時空間割り当てを同時に実現した最初の手法である。 これらの進歩は、短期的およびフォールトトレラントな量子デバイスの両方でビッグデータを処理する機会を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-05T03:48:00Z)
• Quantum-Trajectory-Inspired Lindbladian Simulation [15.006625290843187]
  リンドブラディアンズが支配するオープン量子系の力学をシミュレーションする2つの量子アルゴリズムを提案する。 最初のアルゴリズムはジャンプ演算子数とは無関係にゲート複雑性を達成し、$m$は効率を大幅に向上させる。 第二のアルゴリズムは進化時間$t$と精度$epsilon$にほぼ最適に依存し、追加の$tildeO(m)$ factorを導入する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-20T03:08:27Z)
• High-Entanglement Capabilities for Variational Quantum Algorithms: The Poisson Equation Case [0.07366405857677226]
  本研究は、IonQ Aria量子コンピュータ機能を利用した問題解決を試みる。 本稿では,2ビットあるいは3ビットのエンタングルメントゲートに基づく離散方程式行列 (DPEM) の分解を提案し,システムサイズに関して$O(1)$の項を持つことを示した。 我々はまた、量子アンサッツのパラメータ空間を小さくし、解を見つけるのに十分な表現性を維持しながら、Globally-Entangling Ansatzを導入する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-14T16:16:50Z)
• 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)
• Realization of arbitrary doubly-controlled quantum phase gates [62.997667081978825]
  本稿では,最適化問題における短期量子優位性の提案に着想を得た高忠実度ゲートセットを提案する。 3つのトランペット四重項のコヒーレントな多レベル制御を編成することにより、自然な3量子ビット計算ベースで作用する決定論的連続角量子位相ゲートの族を合成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-03T17:49:09Z)
• Variational Quantum Optimization with Multi-Basis Encodings [62.72309460291971]
  マルチバスグラフ複雑性と非線形活性化関数の2つの革新の恩恵を受ける新しい変分量子アルゴリズムを導入する。 その結果,最適化性能が向上し,有効景観が2つ向上し,測定の進歩が減少した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-24T20:16:02Z)
• Experimental Realization of Nonadiabatic Holonomic Single-Qubit Quantum Gates with Two Dark Paths in a Trapped Ion [41.36300605844117]
  共振駆動を持つ4レベル系をベースとした171mathrmYb+$イオンを捕捉した2つの暗い経路に非断熱型ホロノミック単一量子ゲートを示す。 現在の実験技術では、非自明なホロノミック2量子ビット量子ゲートも実現可能である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-01-19T06:57:50Z)
• Space-efficient binary optimization for variational computing [68.8204255655161]
  本研究では,トラベリングセールスマン問題に必要なキュービット数を大幅に削減できることを示す。 また、量子ビット効率と回路深さ効率のモデルを円滑に補間する符号化方式を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-09-15T18:17:27Z)
• Improving the Performance of Deep Quantum Optimization Algorithms with Continuous Gate Sets [47.00474212574662]
  変分量子アルゴリズムは計算的に難しい問題を解くのに有望であると考えられている。 本稿では,QAOAの回路深度依存性能について実験的に検討する。 この結果から, 連続ゲートセットの使用は, 短期量子コンピュータの影響を拡大する上で重要な要素である可能性が示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-05-11T17:20:51Z)

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。