論文の概要: Variational Perturbation Theory in Open Quantum Systems for Efficient Steady State Computation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.00085v1
• Date: Mon, 31 Mar 2025 18:00:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-03 13:21:07.192857
• Title: Variational Perturbation Theory in Open Quantum Systems for Efficient Steady State Computation
• Title（参考訳）: 定常状態の効率的な計算のためのオープン量子系の変分摂動理論
• Authors: André Melo, Gaspard Beugnot, Fabrizio Minganti,
• Abstract要約: 摂動理論は参照パラメータの周りの定常状態を拡張することができる。 擬逆数に依存し、収束半径が有限である。 擬似逆計算を不要とする2つの数値戦略を考案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5689418447376589
• License:
• Abstract: Determining the steady state of an open quantum system is crucial for characterizing quantum devices and studying various physical phenomena. Often, computing a single steady state is insufficient, and it is necessary to explore its dependence on multiple external parameters. In such cases, calculating the steady state independently for each combination of parameters quickly becomes intractable. Perturbation theory (PT) can mitigate this challenge by expanding steady states around reference parameters, minimizing redundant computations across neighboring parameter values. However, PT has two significant limitations: it relies on the pseudo-inverse -- a numerically costly operation -- and has a limited radius of convergence. In this work, we remove both of these roadblocks. First, we introduce a variational perturbation theory (VPT) and its multipoint generalization that significantly extends the radius of convergence even in the presence of non-analytic effects such as dissipative phase transitions. Then, we develop two numerical strategies that eliminate the need to compute pseudo-inverses. The first relies on a single LU decomposition to efficiently construct the steady state within the convergence region, while the second reformulates VPT as a Krylov space recycling problem and uses preconditioned iterative methods. We benchmark these approaches across various models, demonstrating their broad applicability and significant improvements over standard PT.
• Abstract（参考訳）: オープン量子系の定常状態を決定することは、量子デバイスの特徴付けと様々な物理現象の研究に不可欠である。 多くの場合、単一の定常状態の計算は不十分であり、複数の外部パラメータへの依存を調べる必要がある。 このような場合、パラメータの組み合わせごとに独立に定常状態を計算することは、すぐに難解になる。 摂動理論(PT)は、参照パラメータに関する定常状態を拡張し、隣接するパラメータ値間の冗長な計算を最小限にすることで、この課題を軽減することができる。 しかし、PTには2つの重要な制限がある。擬似逆演算(数値的にコストのかかる演算)に依存しており、収束半径が制限されている。 この作業では、これら2つの障害を取り除きます。 まず, 散逸相転移などの非解析的効果が存在する場合においても, 収束半径を大きく拡張する変動摂動理論(VPT)とその多点一般化を導入する。 そこで我々は,擬似逆数計算を不要とする2つの数値戦略を開発した。 1つは、収束領域内の定常状態を構築するために単一のLU分解に依存し、2つ目は、VPTをクリロフ空間のリサイクル問題として再定義し、事前条件付き反復法を使用する。 様々なモデルにまたがってこれらのアプローチをベンチマークし、その適用性と標準PTに対する大幅な改善を実証する。

関連論文リスト

• Quantum Circuits for the heat equation with physical boundary conditions via Schrodingerisation [33.76659022113328]
  本稿では、物理境界条件を持つ偏微分方程式(PDE)の量子シミュレーションのための量子回路の明示的設計について検討する。 時間依存的物理的境界条件から生じる不均一項を扱うための2つの方法を提案する。 次に、[CJL23]から量子シミュレーション手法を適用し、結果の非自律系を1次元の自律系に変換する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-22T03:52:14Z)
• Boundary Treatment for Variational Quantum Simulations of Partial Differential Equations on Quantum Computers [1.6318838452579472]
  本稿では偏微分方程式によって記述された初期境界値問題を解くための変分量子アルゴリズムを提案する。 このアプローチでは、現在のノイズの多い中間スケール量子時代の量子コンピュータに適した古典的/量子的ハードウェアを使用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-02-28T18:19:33Z)
• Real-time dynamics of false vacuum decay [49.1574468325115]
  非対称二重井戸電位の準安定最小値における相対論的スカラー場の真空崩壊について検討した。 我々は,2粒子既約(2PI)量子実効作用の非摂動的枠組みを,Nの大規模展開において次から次へと誘導する順序で採用する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-06T12:44:48Z)
• Randomized semi-quantum matrix processing [0.0]
  汎用行列関数をシミュレートするためのハイブリッド量子古典的フレームワークを提案する。 この方法は、対象関数のチェビシェフ近似上のランダム化に基づいている。 コストのかかるパラメータの2次高速化を含む,平均深度に対する利点を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-07-21T18:00:28Z)
• Stochastic parameter optimization analysis of dynamical quantum critical phenomena in long-range transverse-field Ising chain [0.0]
  一次元長次元逆場イジングモデルの量子相転移について検討する。 シミュレーションでは, 臨界点と普遍性に関する事前知識がなくても, サンプリング対象のパラメータを自動的に決定する。 後者の2つの普遍性境界として$sigma = 7/4$を支持する数値的な証拠を得ることに成功した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-05-23T14:46:16Z)
• Universality of critical dynamics with finite entanglement [68.8204255655161]
  臨界近傍の量子系の低エネルギー力学が有限絡みによってどのように変化するかを研究する。 その結果、時間依存的臨界現象における絡み合いによる正確な役割が確立された。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-01-23T19:23:54Z)
• Simulating scalar field theories on quantum computers with limited resources [62.997667081978825]
  量子ビットコンピュータ上での格子スカラー場理論を実装するための量子アルゴリズムを提案する。 このアルゴリズムは、通常の対称性相と壊れた対称性相の両方において、幅広い入力パラメータの効率的な$phi4$状態の準備を可能にする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-10-14T17:28:15Z)
• On optimization of coherent and incoherent controls for two-level quantum systems [77.34726150561087]
  本稿では、閉かつオープンな2レベル量子系の制御問題について考察する。 閉系の力学は、コヒーレント制御を持つシュリンガー方程式によって支配される。 開系の力学はゴリーニ=コサコフスキー=スダルシャン=リンドブラッドのマスター方程式によって支配される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-05-05T09:08:03Z)
• Improved Quantum Algorithms for Fidelity Estimation [77.34726150561087]
  証明可能な性能保証を伴う忠実度推定のための新しい,効率的な量子アルゴリズムを開発した。 我々のアルゴリズムは量子特異値変換のような高度な量子線型代数技術を用いる。 任意の非自明な定数加算精度に対する忠実度推定は一般に困難であることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-03-30T02:02:16Z)
• Decimation technique for open quantum systems: a case study with driven-dissipative bosonic chains [62.997667081978825]
  量子系の外部自由度への不可避結合は、散逸(非単体)ダイナミクスをもたらす。 本稿では,グリーン関数の(散逸的な)格子計算に基づいて,これらのシステムに対処する手法を提案する。 本手法のパワーを,複雑性を増大させる駆動散逸型ボゾン鎖のいくつかの例で説明する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-02-15T19:00:09Z)
• Improving the accuracy and efficiency of quantum connected moments expansions [4.9834612867114965]
  量子化学において、変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムはユビキタス化されている。 ここでは、ADAPT-VQEアルゴリズムを用いて浅い回路構築戦略をテストする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-16T15:13:40Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。