論文の概要: Scalable simulation of non-equilibrium quantum dynamics via classically optimised unitary circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.14245v1
• Date: Thu, 21 Dec 2023 19:00:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-25 17:01:10.565549
• Title: Scalable simulation of non-equilibrium quantum dynamics via classically optimised unitary circuits
• Title（参考訳）: 古典最適化ユニタリ回路による非平衡量子力学のスケーラブルシミュレーション
• Authors: Luke Causer, Felix Jung, Asimpunya Mitra, Frank Pollmann, Adam Smith
• Abstract要約: 量子時間進化演算子を近似するために,一元的ブロックウォール回路を最適化する方法を示す。 様々な3体ハミルトニアンに対して、我々の手法は、その精度と量子回路の深さの両方でトロタライズを上回る量子回路を生成する。 また、量子デバイスとブロックウォール回路近似の組み合わせ誤差を最小限に抑える最適な時間ステップを選択する方法についても説明する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.14999444543328289
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The advent of near-term digital quantum computers could offer us an exciting opportunity to investigate quantum many-body phenomena beyond that of classical computing. To make the best use of the hardware available, it is paramount that we have methods that accurately simulate Hamiltonian dynamics for limited circuit depths. In this paper, we propose a method to classically optimise unitary brickwall circuits to approximate quantum time evolution operators. Our method is scalable in system size through the use of tensor networks. We demonstrate that, for various three-body Hamiltonians, our approach produces quantum circuits that can outperform Trotterization in both their accuracy and the quantum circuit depth needed to implement the dynamics, with the exact details being dependent on the Hamiltonian. We also explain how to choose an optimal time step that minimises the combined errors of the quantum device and the brickwall circuit approximation.
• Abstract（参考訳）: 短期的なデジタル量子コンピュータの出現は、古典的コンピューティング以上の量子多体現象を研究するエキサイティングな機会になるかもしれない。 ハードウェアを最大限に活用するためには、限られた回路深さに対してハミルトン力学を正確にシミュレートする手法が最重要である。 本稿では,ユニタリブリックウォール回路を古典的に最適化し,量子時間発展演算子を近似する手法を提案する。 本手法はテンソルネットワークを用いてシステムサイズを拡張可能である。 様々な3体ハミルトニアンの手法は、その精度と力学を実装するのに必要な量子回路の深さの両方においてロータライズを上回る量子回路を生成し、正確な詳細はハミルトニアンに依存することを実証する。 また,量子デバイスとブロックウォール回路の近似誤差を最小化する最適な時間ステップを選択する方法についても述べる。

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