論文の概要: State-Based Quantum Simulation: Releasing the Powers of Quantum States and Copies

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.13901v1
• Date: Tue, 20 May 2025 04:05:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-21 14:49:52.672619
• Title: State-Based Quantum Simulation: Releasing the Powers of Quantum States and Copies
• Title（参考訳）: 状態ベース量子シミュレーション:量子状態とコピーのパワーの緩和
• Authors: S. Alipour, A. T. Rezakhani, Alireza Tavanfar, K. Mölmer, T. Ala-Nissila,
• Abstract要約: 我々は、ハミルトニアンが状態の点で分解される量子シミュレーション法を提案する。 古典非線形および時間遅れの常微分方程式が状態ベース法でどのようにシミュレートできるかを示す。
• 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: Quantum computing employs controllable interactions to perform sequences of logical gates and entire algorithms on quantum registers. This paradigm has been widely explored, e.g., for simulating dynamics of manybody systems by decomposing their Hamiltonian evolution in a series of quantum gates. Here, we introduce a method for quantum simulation in which the Hamiltonian is decomposed in terms of states and the resulting evolution is realized by only controlled-swap gates and measurements applied on a set of auxiliary systems whose quantum states define the system dynamics. These auxiliary systems can be identically prepared in an arbitrary number of copies of known states at any intermediate time. This parametrization of the quantum simulation goes beyond traditional gate-based methods and permits simulation of, e.g., state-dependent (nonlinear) Hamiltonians and open quantum systems. We show how classical nonlinear and time-delayed ordinary differential equations can be simulated with the state-based method, and how a nonlinear variant of shortcut to adiabaticity permits adiabatic quantum computation, preparation of eigenstates, and solution of optimization tasks.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、論理ゲートのシーケンスと量子レジスタ上の全アルゴリズムを実行するために制御可能な相互作用を用いる。 このパラダイムは、例えば、一連の量子ゲートでハミルトン進化を分解することで、多くの体系の力学をシミュレートするために広く研究されてきた。 ここでは、ハミルトニアンを状態として分解し、制御スワップゲートと量子状態が系力学を定義する一連の補助系に応用された測定によって結果の進化を実現する量子シミュレーション法を提案する。 これらの補助システムは、任意の中間時間に既知の状態の任意の数のコピーで同一に作成することができる。 量子シミュレーションのこのパラメトリゼーションは、従来のゲートベースの手法を超えて、例えば、状態依存(非線形)ハミルトニアンやオープン量子系のシミュレーションを可能にする。 古典的非線形および時間遅れの常微分方程式が状態ベース法でどのようにシミュレートされるか,また,非定常性に対するショートカットの非線形変動が断熱量子計算,固有状態の生成,最適化タスクの解を可能にするかを示す。

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