論文の概要: Quantum Simulation of Dynamical Transition Rates in Open Quantum Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.17229v2
• Date: Thu, 11 Sep 2025 10:54:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-12 13:52:32.636285
• Title: Quantum Simulation of Dynamical Transition Rates in Open Quantum Systems
• Title（参考訳）: オープン量子系における動的遷移速度の量子シミュレーション
• Authors: Robson Christie, Kyunghyun Baek, Jeongho Bang, Jaewoo Joo,
• Abstract要約: オープン量子系における遷移速度の効率的な推定を可能にする量子シミュレーションフレームワークを提案する。 IBM量子プロセッサを用いたスピン-1/2デコヒーレンスモデル上で本手法の有効性を検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Estimating transition rates in open quantum systems is hampered by computing-resource demands that grow rapidly with system size. We present a quantum-simulation framework that enables efficient estimation by recasting the transition rate, given as the time derivative of an equilibrium correlation function, into a set of independently measurable contributions. Each contribution term is evaluated as the expectation value of a parameter-tuned quantum process, thereby circumventing explicit Lindbladian numerics. We validate our method on a spin-1/2 decoherence model using an IBM quantum processor. Further, we apply the method to the Caldeira-Leggett model of quantum Brownian motion as a realistic and practically relevant setting and reaffirm the theoretical soundness and practical implementability. These results provide evidence that quantum simulation can deliver substantial computational advantages in studying open-system kinetics on a quantum computer.
• Abstract（参考訳）: オープン量子系における遷移速度の推定は、システムサイズで急速に増加する計算資源要求によって妨げられる。 本稿では,平衡相関関数の時間微分として与えられる遷移速度を,独立に測定可能なコントリビューションの集合に再キャストすることで,効率的な推定を可能にする量子シミュレーションフレームワークを提案する。 各コントリビューション項は、パラメータ調整された量子プロセスの期待値として評価され、明示的なリンドブラディアン数値を回避できる。 IBM量子プロセッサを用いたスピン-1/2デコヒーレンスモデル上で本手法の有効性を検証した。 さらに, 量子ブラウン運動のカルデイラ・レゲットモデルに適用し, 理論的健全性と実用性を再確認する。 これらの結果は、量子コンピュータ上での開系力学の研究において、量子シミュレーションがかなりの計算上の利点をもたらすことを示す。

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