論文の概要: Provably Efficient Quantum Thermal State Preparation via Local Driving

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.22816v1
• Date: Wed, 28 May 2025 19:48:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-30 18:14:07.510247
• Title: Provably Efficient Quantum Thermal State Preparation via Local Driving
• Title（参考訳）: 局所駆動による高効率量子状態生成
• Authors: Dominik Hahn, S. A. Parameswaran, Benedikt Placke,
• Abstract要約: 熱密度行列 $rho_betapropto e-beta H$ は与えられたハミルトニアン$H$ に対応する量子多体物理学における中心的関心のタスクである。 本稿では, 利用可能な3つの成分の繰り返し実装しか必要としない, 量子熱状態の概略作成法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Preparing the thermal density matrix $\rho_{\beta}\propto e^{-\beta H}$ corresponding to a given Hamiltonian $H$ is a task of central interest across quantum many-body physics, and is particularly salient when attempting to study it with quantum computers. Although solved {in principle} by recent constructions of efficiently simulable Lindblad master equations -- that provably have $\rho_{\beta}$ as a steady state [C.-F. Chen {\it et al}, arXiv:2311.09207] -- their implementation requires large-scale quantum computational resources and is hence challenging {in practice} on current or even near-term quantum devices. Here, we propose a scheme for approximately preparing quantum thermal states that only requires the [repeated] implementation of three readily available ingredients: (a) analog simulation of $H$; (b) strictly local but time-dependent couplings to ancilla qubits; and (c) reset of the ancillas. We give rigorous performance guarantees independent of detailed physical knowledge of $H$ beyond its locality.
• Abstract（参考訳）: 熱密度行列 $\rho_{\beta}\propto e^{-\beta H}$ を与えられたハミルトニアン$H$ に対応するように準備することは、量子多体物理学における中心的な関心のタスクであり、量子コンピュータでそれを研究しようとするときに特に有益である。 効率よくシミュレート可能なリンドブラッドマスター方程式の最近の構成により {in principle} が解かれたが、これは確実に安定な状態 [C] として$\rho_{\beta}$を持つ。 -F。 Chen et al}, arXiv:2311.09207] -- その実装には大規模な量子計算資源が必要であり、それゆえ、現在または近未来の量子デバイス上での挑戦的な実践である。 本稿では, 利用可能な3つの成分の[繰り返し]実装しか必要としない, 量子熱状態の概略作成法を提案する。 (a)$H$のアナログシミュレーション b) 厳密に局所的であるが時間依存的なアシラキュービットとの結合 (c)アンシラのリセット。 我々は、その局所性を超えた$H$の詳細な物理的知識とは無関係に厳格な性能保証を与える。

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