論文の概要: Variational-Cartan Quantum Dynamics Simulations of Excitation Dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.14127v2
- Date: Wed, 28 Aug 2024 13:01:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-29 20:38:57.900933
- Title: Variational-Cartan Quantum Dynamics Simulations of Excitation Dynamics
- Title（参考訳）: 励起ダイナミクスの変分カルタン量子ダイナミクスシミュレーション
- Authors: Linyun Wan, Jie Liu, Zhenyu Li, Jinlong Yang,
- Abstract要約: 量子力学シミュレーション(QDS)は、量子コンピューティングの最も期待されている応用の1つである。
ハミルトンシミュレーションアルゴリズムを実装するための量子回路深さは、一般に時間に依存する。
本研究は, 時間依存システムと変分ハミルトンシミュレーションを組み合わせることで, 時間依存システムを研究するためのCDベースのハミルトンシミュレーションアルゴリズムを一般化する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.865137519552981
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum dynamics simulations (QDSs) are one of the most highly anticipated applications of quantum computing. Quantum circuit depth for implementing Hamiltonian simulation algorithms is commonly time dependent so that long time dynamics simulations become impratical on near-term quantum processors. The Hamiltonian simulation algorithm based on Cartan decomposition (CD) provides an appealing scheme for QDSs with fixed-depth circuits while limited to time-independent case. In this work, we generalize this CD-based Hamiltonian simulation algorithm for studying time-dependent systems by combining it with variational Hamiltonian simulation. The time-dependent and time-independent parts of the Hamiltonian are treated with the variational approach and the CD-based Hamiltonian simulation algorithms, respectively. As such, only fixed-depth quantum circuits are required in this hybrid Hamiltonian simulation algorithm while still maintaining high accuracy. We apply this new algorithm to study the response of spin and molecular systems to $\delta$-kick electric fields and obtain accurate spectra for these excitation processes.
- Abstract（参考訳）: 量子力学シミュレーション(QDS)は、量子コンピューティングの最も期待されている応用の1つである。
ハミルトニアンシミュレーションアルゴリズムを実装するための量子回路深度は、長時間のダイナミクスシミュレーションが短期量子プロセッサでは不規則になるように、時間に依存するのが一般的である。
カルタン分解(CD)に基づくハミルトニアンシミュレーションアルゴリズムは、時間非依存のケースに限られる固定深度回路を持つQDSに対して魅力的なスキームを提供する。
本研究は, 時間依存システムと変分ハミルトンシミュレーションを組み合わせることで, 時間依存システムを研究するためのCDベースのハミルトンシミュレーションアルゴリズムを一般化する。
ハミルトニアンの時間依存性と時間に依存しない部分は、それぞれ変分法とCDベースのハミルトニアンシミュレーションアルゴリズムで処理される。
そのため、このハイブリッドハミルトニアンシミュレーションアルゴリズムでは、高い精度を維持しながら、固定深度量子回路のみが必要となる。
このアルゴリズムを用いてスピン系と分子系の応答を$\delta$-kick電場に適用し、これらの励起過程の正確なスペクトルを求める。
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