論文の概要: Hamiltonian dynamics simulation using linear combination of unitaries on an ion trap quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.18515v1
• Date: Thu, 30 Jan 2025 17:26:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-31 15:14:43.113566
• Title: Hamiltonian dynamics simulation using linear combination of unitaries on an ion trap quantum computer
• Title（参考訳）: イオントラップ量子コンピュータにおけるユニタリの線形結合を用いたハミルトン動力学シミュレーション
• Authors: Michelle Wynne Sze, Yao Tang, Silas Dilkes, David Muñoz Ramo, Ross Duncan, Nathan Fitzpatrick,
• Abstract要約: 線形ユニタリ結合(LCU)は、長年のハミルトン力学をシミュレートする際、既存の積公式よりもスケールすることが証明されている。 LCUの標準準備・選択・非準備アーキテクチャにおけるマルチコントロールゲート操作の数を考えると、現在の量子コンピュータで実装するのは資源集約的である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.164508552729841
• License:
• Abstract: The linear combination of unitaries (LCU) method has proven to scale better than existing product formulas in simulating long time Hamiltonian dynamics. However, given the number of multi-control gate operations in the standard prepare-select-unprepare architecture of LCU, it is still resource-intensive to implement on the current quantum computers. In this work, we demonstrate LCU implementations on an ion trap quantum computer for calculating squared overlaps $|\langle \psi(t=0)|\psi(t>0)\rangle|^2$ of time-evolved states. This is achieved by an optimized LCU method, based on pre-selecting relevant unitaries, coupled with a compilation strategy which makes use of quantum multiplexor gates, leading to a significant reduction in the depth and number of two-qubit gates in circuits. For $L$ Pauli strings in a $n$-qubit-mapped Hamiltonian, we find a two-qubit gate count of $2^{\lceil log_2(L)\rceil}(2n+1)-n-2$. We test this approach by simulating a Rabi-Hubbard Hamiltonian.
• Abstract（参考訳）: ユニタリ法(LCU)の線形結合は、長年のハミルトン力学をシミュレートする上で、既存の積公式よりもスケールが優れていることが証明されている。 しかし、LCUの標準準備・選択・非準備アーキテクチャにおけるマルチコントロールゲート操作の数を考えると、現在の量子コンピュータに実装するのは資源集約的である。 本研究では, イオントラップ量子コンピュータ上でのLCU実装を実演し, 時間発展状態の2乗重なりを$|\langle \psi(t=0)|\psi(t>0)\rangle|^2$で計算する。 これは、あらかじめ選択された関連するユニタリに基づいて最適化されたLCU法と、量子多重化ゲートを利用するコンパイル戦略を組み合わせることで実現され、回路内の2ビットゲートの深さと数を大幅に減少させる。 L$パウリ弦に対して、$n$-qubit-mapped Hamiltonian は 2-qubit gate count of $2^{\lceil log_2(L)\rceil}(2n+1)-n-2$ である。 このアプローチは、Rabi-Hubbard Hamiltonian をシミュレートすることによって検証する。

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