論文の概要: Simulating Vibrational Dynamics on Bosonic Quantum Devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.17950v1
• Date: Wed, 27 Nov 2024 00:16:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-28 15:26:08.629197
• Title: Simulating Vibrational Dynamics on Bosonic Quantum Devices
• Title（参考訳）: ボソニック量子デバイスにおける振動ダイナミクスのシミュレーション
• Authors: Shreyas Malpathak, Sangeeth Das Kallullathil, Artur F. Izmaylov,
• Abstract要約: 従来の量子ビットベースの量子デバイスに代わる有望な代替手段としてボソニック量子デバイスが登場しつつある。 これらのボソニックデバイス上での非調和ポテンシャル下での振動力学のディジタル量子シミュレーションの枠組みを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Bosonic quantum devices, which utilize harmonic oscillator modes to encode information, are emerging as a promising alternative to conventional qubit-based quantum devices, especially for the simulation of vibrational dynamics and spectroscopy. We present a framework for digital quantum simulation of vibrational dynamics under anharmonic potentials on these bosonic devices. In our approach the vibrational Hamiltonian is decomposed into solvable fragments that can be used for Hamiltonian simulation on currently available bosonic hardware. Specifically, we extended the Cartan subalgebra approach [T.C. Yen, A.F. Izmaylov, PRX Quantum 2, 040320 (2021)] -- a method for decomposing quantum Hamiltonians into solvable parts -- to bosonic operators, enabling us to construct anharmonic Hamiltonian fragments that can be efficiently diagonalized using Bogoliubov transforms. The approach is tested using a simulation of tunneling dynamics in a model two-dimensional double-well potential and calculations of vibrational eigenenergies for small molecules. Our fragmentation scheme provides a new approach for digital quantum simulations on bosonic quantum hardware for multi-mode anharmonic vibrational dynamics.
• Abstract（参考訳）: 調和振動子モードを利用して情報を符号化するボソニック量子デバイスは、特に振動力学と分光のシミュレーションにおいて、従来の量子ビットベースの量子デバイスに代わる有望な代替品として出現している。 これらのボソニックデバイス上での非調和ポテンシャル下での振動力学のディジタル量子シミュレーションの枠組みを提案する。 我々のアプローチでは、振動ハミルトニアンは、現在利用可能なボソニックハードウェア上でのハミルトニアンシミュレーションに使用できる可解フラグメントに分解される。 具体的には、カルタン部分代数アプローチ (T.C. Yen, A.F. Izmaylov, PRX Quantum 2, 040320 (2021)] をボソニック作用素に拡張し、ボゴリボフ変換を用いて効率的に対角化できる非調和ハミルトンフラグメントを構築する。 この手法は、2次元二重井戸ポテンシャルモデルにおけるトンネル力学のシミュレーションと微小分子の振動エネルギーの計算を用いて検証された。 我々のフラグメンテーション方式は、多モード非調和振動ダイナミクスのためのボソニック量子ハードウェア上でのディジタル量子シミュレーションの新しいアプローチを提供する。

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