論文の概要: Improved real-space parallelizable matrix-product state compression and
its application to unitary quantum dynamics simulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.02667v1
- Date: Tue, 5 Dec 2023 11:14:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-06 15:52:29.103078
- Title: Improved real-space parallelizable matrix-product state compression and
its application to unitary quantum dynamics simulation
- Title（参考訳）: 改良された実空間並列化行列-積状態圧縮とユニタリ量子力学シミュレーションへの応用
- Authors: Rong-Yang Sun and Tomonori Shirakawa and Seiji Yunoki
- Abstract要約: 改良された実空間並列化行列積状態(MPS)圧縮法を提案する。
さらに、この手法を用いてユニタリ量子力学をシミュレートし、並列時間進化ブロック決定アルゴリズムを導入する。
得られた数値結果は、pTEBDアルゴリズムが現在の最先端MPSアルゴリズムと同じレベルのシミュレーション精度を達成することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Towards the efficient simulation of near-term quantum devices using tensor
network states, we introduce an improved real-space parallelizable
matrix-product state (MPS) compression method. This method enables efficient
compression of all virtual bonds in constant time, irrespective of the system
size, with controlled accuracy, while it maintains the stability of the
wavefunction norm without necessitating sequential renormalization procedures.
In addition, we introduce a parallel regauging technique to partially restore
the deviated canonical form, thereby improving the accuracy of the simulation
in subsequent steps. We further apply this method to simulate unitary quantum
dynamics and introduce a parallel time-evolving block-decimation (pTEBD)
algorithm. We employ the pTEBD algorithm for extensive simulations of typical
one- and two-dimensional quantum circuits, involving over 1000 qubits. The
obtained numerical results unequivocally demonstrate that the pTEBD algorithm
achieves the same level of simulation precision as the current state-of-the-art
MPS algorithm but in polynomially shorter time, exhibiting nearly perfect weak
scaling performance on a modern supercomputer.
- Abstract（参考訳）: テンソルネットワーク状態を用いた短期量子デバイスの効率的なシミュレーションに向けて,mps(real-space parallelizable matrix-product state)圧縮法を提案する。
本手法は, 逐次的再正規化手順を必要とせず, 波動関数ノルムの安定性を維持しつつ, システムサイズに関わらず, 一定時間で全ての仮想結合を効率よく圧縮することができる。
さらに,逸脱した正準形式を部分的に復元し,その後のステップでシミュレーションの精度を向上させる並列観測手法を導入する。
さらに,この手法をユニタリ量子力学のシミュレーションに応用し,並列時間発展ブロックデシメーション(ptebd)アルゴリズムを導入する。
我々は、1000量子ビットを超える1次元および2次元量子回路の広範なシミュレーションにpTEBDアルゴリズムを用いる。
得られた数値結果は、pTEBDアルゴリズムが現在の最先端MPSアルゴリズムと同じレベルのシミュレーション精度を達成できることを示したが、多項式的に短い時間で、現代のスーパーコンピュータではほぼ完璧なスケーリング性能を示す。
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