論文の概要: A Digital Quantum Algorithm for Non-Markovian Electron Transfer Dynamics Using Repeated Interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.18426v1
• Date: Tue, 25 Feb 2025 18:21:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-26 15:21:56.203351
• Title: A Digital Quantum Algorithm for Non-Markovian Electron Transfer Dynamics Using Repeated Interactions
• Title（参考訳）: 繰り返し相互作用を用いた非マルコフ電子移動ダイナミクスのディジタル量子アルゴリズム
• Authors: Lea K. Northcote, Matthew S. Teynor, Gemma C. Solomon,
• Abstract要約: 量子アルゴリズムは、化学におけるオープン量子システムの理解に革命をもたらす可能性がある。 我々は、繰り返し相互作用モデルを活用する量子アルゴリズムが、非マルコフ電子移動過程を効果的に再現できることを実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Quantum algorithms have the potential to revolutionize our understanding of open quantum systems in chemistry. In this work, we demonstrate that quantum algorithms leveraging a repeated interaction model can effectively reproduce non-Markovian electron transfer processes under four different donor-acceptor parameter regimes and for a donor-bridge-acceptor system. We systematically explore how the algorithm scales for the regimes. Notably, our approach exhibits favorable scaling in the required repeated interaction length as the electronic coupling, temperature, damping rate, and system size increase. Furthermore, a single Trotter step per repeated interaction leads to an acceptably small error, and high-fidelity initial states can be prepared with a short time evolution. This efficiency highlights the potential of the algorithm for tackling increasingly complex systems. When fault-tolerant quantum hardware becomes available, the method could be extended to incorporate structured baths, additional energy levels, or more intricate coupling schemes, enabling the simulation of real-world open quantum systems that remain beyond the reach of classical computation.
• Abstract（参考訳）: 量子アルゴリズムは、化学におけるオープン量子システムの理解に革命をもたらす可能性がある。 本研究では、4つの異なるドナー・アクセプタパラメータとドナー・ブリッジ・アクセプタシステムにおいて、繰り返し相互作用モデルを活用する量子アルゴリズムが、非マルコフ電子伝達過程を効果的に再現できることを実証する。 我々は、アルゴリズムがレジームに対してどのようにスケールするかを体系的に検討する。 特に本手法では, 電子結合, 温度, 減衰速度, システムサイズの増加など, 必要な繰り返し相互作用長のスケーリングが良好である。 さらに、反復的相互作用ごとに1つのトロッターステップは、許容できる限り小さな誤差を生じさせ、短時間で高忠実な初期状態を作成することができる。 この効率性は、ますます複雑なシステムに取り組むアルゴリズムの可能性を強調している。 フォールトトレラントな量子ハードウェアが利用可能になると、この手法は構造化された浴槽、追加のエネルギーレベル、あるいはより複雑なカップリングスキームを組み込むように拡張され、古典的な計算の範囲を超える実世界のオープン量子システムのシミュレーションが可能になる。

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