論文の概要: Digital Quantum Simulations of the Non-Resonant Open Tavis-Cummings Model

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.18522v1
• Date: Thu, 30 Jan 2025 17:39:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-31 15:13:42.513484
• Title: Digital Quantum Simulations of the Non-Resonant Open Tavis-Cummings Model
• Title（参考訳）: ディジタル量子シミュレーションによる非共振型オープン・テイビス・カミングモデル
• Authors: Aidan N. Sims, Dhrumil Patel, Aby Philip, Alex H. Rubin, Rahul Bandyopadhyay, Marina Radulaski, Mark M. Wilde,
• Abstract要約: N$が増加するにつれて、従来の手法を使ってオープンなTavis-Cummingsモデルをシミュレートするのが難しくなる。 非同種非共振系におけるこのモデルの力学をシミュレーションするための2つの量子アルゴリズムを実装した。 これらのアルゴリズムの1つはサンプリングベースの波動行列Lindbladizationアルゴリズムを設計することである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.100929535767268
• License:
• Abstract: The open Tavis-Cummings model consists of $N$ quantum emitters interacting with a common cavity mode, accounts for losses and decoherence, and is frequently explored for quantum information processing and designing quantum devices. As $N$ increases, it becomes harder to simulate the open Tavis-Cummings model using traditional methods. To address this problem, we implement two quantum algorithms for simulating the dynamics of this model in the inhomogenous, non-resonant regime, with up to three excitations in the cavity. We show that the implemented algorithms have gate complexities that scale polynomially, as $O(N^2)$ and $O(N^3)$. One of these algorithms is the sampling-based wave matrix Lindbladization algorithm, for which we propose two protocols to implement its system-independent fixed interaction, resolving key open questions of [Patel and Wilde, Open Sys. & Info. Dyn., 30:2350014 (2023)]. Furthermore, we benchmark our results against a classical differential equation solver and demonstrate the ability to simulate classically intractable systems.
• Abstract（参考訳）: オープンなTavis-Cummingsモデルは、共通のキャビティモードと相互作用し、損失とデコヒーレンスを考慮に入れ、量子情報処理と量子デバイスの設計のために頻繁に探索される、$N$の量子エミッターで構成されている。 N$が増加するにつれて、従来の手法を使ってオープンなTavis-Cummingsモデルをシミュレートするのが難しくなる。 この問題に対処するため,同モデルの非共振系における力学をシミュレーションする2つの量子アルゴリズムを実装し,キャビティ内に最大3つの励起を行う。 実装されたアルゴリズムは、$O(N^2)$と$O(N^3)$のように多項式的にスケールするゲート複素数を持つことを示す。 これらのアルゴリズムの1つはサンプリングベースの波動行列Lindbladizationアルゴリズムであり、このアルゴリズムはシステム非依存の固定相互作用を実装するための2つのプロトコルを提案し、[Patel and Wilde, Open Sys. & Info. Dyn., 30:2350014 (2023)] の鍵となるオープン質問を解決する。 さらに,古典的微分方程式解法と比較し,古典的難解系をシミュレートする能力を示す。

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