論文の概要: General, efficient, and robust Hamiltonian engineering

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.19903v2
• Date: Thu, 17 Apr 2025 07:29:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-18 20:12:06.142923
• Title: General, efficient, and robust Hamiltonian engineering
• Title（参考訳）: 一般、効率的、堅牢なハミルトン工学
• Authors: Pascal Baßler, Markus Heinrich, Martin Kliesch,
• Abstract要約: 任意の局所多体ハミルトニアンを設計するための効率的でロバストなスキームを導入する。 これらのシーケンスは、全進化時間を最小化する線形プログラム(LP)を効率的に解くことで構成される。 特に、225ドルキュービットをわずか60ドル秒で持つ2次元正方格子上の任意の2体ハミルトン多様体に対するハミルトン工学問題を解く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.20482269513546453
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Implementing the time evolution under a desired target Hamiltonian is critical for various applications in quantum science. Due to the exponential increase of parameters in the system size and due to experimental imperfections this task can be challenging in quantum many-body settings. We introduce an efficient and robust scheme to engineer arbitrary local many-body Hamiltonians. This is achieved by applying simple single-qubit gates simultaneously to an always-on system Hamiltonian, which we assume to be native to a given platform. These sequences are constructed by efficiently solving a linear program (LP) which minimizes the total evolution time. In this way, we can engineer target Hamiltonians that are only limited by the locality of the Pauli terms in the system Hamiltonian. Based on average Hamiltonian theory and by using robust composite pulses, we make our schemes robust against errors including finite pulse time errors and various calibration errors. To demonstrate the performance of our scheme, we provide numerical simulations. In particular, we solve the Hamiltonian engineering problem for arbitrary two-body Hamiltonians on a 2D square lattice with $225$ qubits in only $60$ seconds. Moreover, we simulate the time evolution of Heisenberg Hamiltonians for smaller system sizes with a fidelity larger than $99.9\%$, which is orders of magnitude better than non-robust implementations.
• Abstract（参考訳）: 所望の目標であるハミルトニアンの下での時間発展の実装は、量子科学の様々な応用に不可欠である。 システムサイズのパラメータが指数関数的に増加し、実験的な欠陥のため、このタスクは量子多体設定では困難である。 任意の局所多体ハミルトニアンを設計するための効率的でロバストなスキームを導入する。 これは、単純な単一量子ゲートを常にオンのハミルトニアン系に同時に適用することで達成される。 これらのシーケンスは、全進化時間を最小化する線形プログラム(LP)を効率的に解くことで構成される。 このようにして、ハミルトニアン系におけるパウリ項の局所性によってのみ制限されるターゲットハミルトニアンを設計することができる。 平均ハミルトン理論と頑健な合成パルスを用いて、有限パルス時間誤差や様々な校正誤差を含む誤差に対して、我々のスキームを堅牢にする。 提案手法の性能を示すため,数値シミュレーションを行った。 特に、225ドルキュービットをわずか60ドル秒で持つ2次元正方格子上の任意の2体ハミルトン多様体に対するハミルトン工学問題を解く。 さらに、Heisenberg Hamiltonian の時間発展を、99.9\%$ 以上の忠実度を持つより小さなシステムサイズでシミュレートする。

関連論文リスト

• Robust analog quantum simulators by quantum error-detecting codes [22.034646136056804]
  誤差耐性ハミルトンシミュレーションのレシピを提供し、局所的な2ドルの通勤ハミルトニアンだけで安定化された励起符号化部分空間を利用する。 私たちの方法は、システムサイズにスケールするペナルティ条件のみを必要とするため、スケーラブルです。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-12-10T18:58:05Z)
• New random compiler for Hamiltonians via Markov Chains [0.07499722271664146]
  我々は,第1次ランダム化トロッター (qDRIFT) に似た新しいコンパイラを開発した。 まず、モデルを提示し、その支配方程式を導出する。次に、2つのハミルトニアンの和のシミュレーション誤差を定義し、解析し、それを$Q$ハミルトニアンの和に一般化する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-10T14:57:25Z)
• Optimizing random local Hamiltonians by dissipation [44.99833362998488]
  簡単な量子ギブスサンプリングアルゴリズムが最適値の$Omega(frac1k)$-fraction近似を達成することを証明した。 この結果から, 局所スピンおよびフェルミオンモデルに対する低エネルギー状態の発見は量子的に容易であるが, 古典的には非自明であることが示唆された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-04T20:21:16Z)
• Gate Efficient Composition of Hamiltonian Simulation and Block-Encoding with its Application on HUBO, Fermion Second-Quantization Operators and Finite Difference Method [0.0]
  本稿では、ハミルトンシミュレーション技術を異なる分野から統一する単純な形式主義を提案する。 ゲートの分解とスケーリングは、通常の戦略とは異なる。 これにより、回転ゲート、マルチキュービットゲート、回路深さの量子回路数を大幅に削減することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-10-24T12:26:50Z)
• Fourier Neural Operators for Learning Dynamics in Quantum Spin Systems [77.88054335119074]
  ランダム量子スピン系の進化をモデル化するためにFNOを用いる。 量子波動関数全体の2n$の代わりに、コンパクトなハミルトン観測可能集合にFNOを適用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-09-05T07:18:09Z)
• Variational quantum Hamiltonian engineering [0.9002260638342727]
  本稿では,変分量子ハミルトニアン工学(VQHE)と呼ばれる変分量子アルゴリズムを提案し,ハミルトニアンのパウリノルムを最小化する。 まず,パウリのノルム最適化問題をベクトルL1-ノルム最小化問題にエンコードする理論を開発する。 次に、適切なコスト関数を考案し、パラメータ化量子回路(PQC)を用いてコスト関数を最小化する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-13T10:57:35Z)
• Minimal qubit representations of Hamiltonians via conserved charges [0.0]
  パウリ作用素の観点で書かれたハミルトニアンは、系をシミュレートするのに必須でない全てのキュービットを体系的にカットする。 我々のアプローチは普遍的に適用可能であり、まずヒルベルト空間の最大の部分が無関係になることを保証することによって複雑性を下げる。 次に、システムの保存されたすべての電荷、すなわちパウリ作用素として表現できる対称性を利用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-03T18:47:46Z)
• Vectorization of the density matrix and quantum simulation of the von Neumann equation of time-dependent Hamiltonians [65.268245109828]
  我々は、von-Neumann方程式を線形化するための一般的なフレームワークを開発し、量子シミュレーションに適した形でレンダリングする。 フォン・ノイマン方程式のこれらの線型化のうちの1つは、状態ベクトルが密度行列の列重ね元となる標準的な場合に対応することを示す。 密度行列の力学をシミュレートする量子アルゴリズムを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-14T23:08:51Z)
• On the Impossibility of General Parallel Fast-forwarding of Hamiltonian Simulation [4.925967492198012]
  ハミルトンシミュレーションは量子コンピューティングの分野で最も重要な問題の1つである。 既存のシミュレーションアルゴリズムでは、進化時間$T$で少なくとも線形に実行する必要がある。 高速ハミルトニアンシミュレーションが並列性の力で達成できるかどうかは興味深い。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-21T12:30:00Z)
• Sparse random Hamiltonians are quantumly easy [105.6788971265845]
  量子コンピュータの候補は、量子システムの低温特性をシミュレートすることである。 本稿は、ほとんどのランダムハミルトニアンに対して、最大混合状態は十分に良い試行状態であることを示す。 位相推定は、基底エネルギーに近いエネルギーの状態を効率的に生成する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-07T10:57:36Z)
• Quantum-Inspired Tempering for Ground State Approximation using Artificial Neural Networks [0.0]
  そこで本研究では,局所的なミニマムからの脱出を容易にする並列テンパリング手法を提案する。 量子並列テンパリングによるトレーニングの強化は、問題インスタンスの基底状態に対する良い近似を見つけるのに有用であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-20T16:50:32Z)
• Time Dependent Hamiltonian Simulation Using Discrete Clock Constructions [42.3779227963298]
  時間依存力学を時間依存システムとして符号化するためのフレームワークを提供する。 まず、拡張クロックシステム上で量子化を行う時間依存シミュレーションアルゴリズムを作成する。 第2に、時間順序指数に対する多積公式の自然な一般化を定義する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-21T21:29:22Z)
• Hamiltonian simulation with random inputs [74.82351543483588]
  ランダム初期状態を持つハミルトンシミュレーションの平均ケース性能の理論 数値的な証拠は、この理論がコンクリート模型の平均誤差を正確に特徴づけていることを示唆している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-08T19:08:42Z)
• Algebraic Compression of Quantum Circuits for Hamiltonian Evolution [52.77024349608834]
  時間依存ハミルトニアンの下でのユニタリ進化は、量子ハードウェアにおけるシミュレーションの重要な構成要素である。 本稿では、トロッターステップを1ブロックの量子ゲートに圧縮するアルゴリズムを提案する。 この結果、ハミルトニアンのある種のクラスに対する固定深度時間進化がもたらされる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-08-06T19:38:01Z)
• Fixed Depth Hamiltonian Simulation via Cartan Decomposition [59.20417091220753]
  時間に依存しない深さの量子回路を生成するための構成的アルゴリズムを提案する。 一次元横フィールドXYモデルにおけるアンダーソン局在化を含む、モデルの特殊クラスに対するアルゴリズムを強調する。 幅広いスピンモデルとフェルミオンモデルに対して正確な回路を提供するのに加えて、我々のアルゴリズムは最適なハミルトニアンシミュレーションに関する幅広い解析的および数値的な洞察を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-04-01T19:06:00Z)
• Fast and differentiable simulation of driven quantum systems [58.720142291102135]
  我々は、ダイソン展開に基づく半解析手法を導入し、標準数値法よりもはるかに高速に駆動量子系を時間発展させることができる。 回路QEDアーキテクチャにおけるトランスモン量子ビットを用いた2量子ゲートの最適化結果を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-16T21:43:38Z)
• Quantum Zeno approach for molecular energies with maximum commuting initialHamiltonians [0.0]
  我々は、小分子の基底状態を計算するために、量子断熱およびシミュレート・アニールの枠組みを用いる。 基底状態に加えて、この量子Zenoアプローチを用いて、基底状態と同等の精度で低い起伏励起状態が得られる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-06-01T16:43:22Z)
• Simulating nonnative cubic interactions on noisy quantum machines [65.38483184536494]
  量子プロセッサは、ハードウェアに固有のものではないダイナミクスを効率的にシミュレートするためにプログラムできることを示す。 誤差補正のないノイズのあるデバイスでは、モジュールゲートを用いて量子プログラムをコンパイルするとシミュレーション結果が大幅に改善されることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-04-15T05:16:24Z)
• Hamiltonian Simulation Algorithms for Near-Term Quantum Hardware [6.445605125467574]
  我々は、ハミルトニアンシミュレーションのための量子アルゴリズムを「回路モデルより1レベル下」に開発する。 我々は、これらのテクニックが標準エラーモデルで与える影響を分析します。 2量子相互作用からマルチキュービット進化を効率的に合成するための解析回路のアイデンティティーを導出する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-03-15T18:22:02Z)

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。