論文の概要: Quantum Simulation of Open Quantum Dynamics via Non-Markovian Quantum State Diffusion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10655v2
• Date: Wed, 17 Apr 2024 05:12:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-18 12:36:56.365048
• Title: Quantum Simulation of Open Quantum Dynamics via Non-Markovian Quantum State Diffusion
• Title（参考訳）: 非マルコフ量子状態拡散による開量子ダイナミクスの量子シミュレーション
• Authors: Yukai Guo, Xing Gao,
• Abstract要約: 非マルコフ開量子力学の量子シミュレーションは必須だが、標準量子コンピュータでは難しい。 非マルコフ環境の系における散逸ダイナミクスをシミュレートするために設計されたハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.9413085575648235
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum simulation of non-Markovian open quantum dynamics is essential but challenging for standard quantum computers due to their non-Hermitian nature, leading to non-unitary evolution, and the limitations of available quantum resources. Here we introduce a hybrid quantum-classical algorithm designed for simulating dissipative dynamics in system with non-Markovian environment. Our approach includes formulating a non-Markovian Stochastic Schr\"odinger equation with complex frequency modes (cNMSSE) where the non-Markovianity is characterized by the mode excitation. Following this, we utilize variational quantum simulation to capture the non-unitary evolution within the cNMSSE framework, leading to a substantial reduction in qubit requirements. To demonstrate our approach, we investigated the spin-boson model and dynamic quantum phase transitions (DQPT) within transverse field Ising model (TFIM). Significantly, our findings reveal the enhanced DQPT in TFIM due to non-Markovian behavior.
• Abstract（参考訳）: 非マルコフ的開量子力学の量子シミュレーションは、非エルミート性のために標準量子コンピュータにとって不可欠であるが、非単位的進化と利用可能な量子資源の限界をもたらす。 本稿では,非マルコフ環境下での散逸ダイナミクスをシミュレーションするためのハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。 提案手法は,非マルコフ確率Schr\"odinger方程式を複素周波数モード (cNMSSE) で定式化することを含む。 これに続いて、変分量子シミュレーションを用いて、cNMSSEフレームワーク内の非単位進化を捉えることにより、量子ビット要求を大幅に削減する。 本研究では,スピンボソンモデルと動的量子相転移(DQPT)を横場イジングモデル(TFIM)内で検討した。 以上の結果から,非マルコフ行動によるTFIMのDQPTの増強が示唆された。

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