論文の概要: Symbolic Hamiltonian Compiler for Hybrid Qubit-Boson Processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.00215v1
- Date: Fri, 30 May 2025 20:41:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-05 01:42:09.162631
- Title: Symbolic Hamiltonian Compiler for Hybrid Qubit-Boson Processors
- Title（参考訳）: ハイブリッドQubit-Bosonプロセッサ用シンボリックハミルトニアンコンパイラ
- Authors: Ethan Decker, Erik Gustafson, Evan McKinney, Alex K. Jones, Lucas Goetz, Ang Li, Alexander Schuckert, Samuel Stein, Gushu Li, Eleanor Crane,
- Abstract要約: 第二量子化ハミルトニアンの行列自由な記号操作に基づく新しい記号コンパイラを提案する。
これにより、フェルミオンボソン第2量子化問題を量子化してクォービットボソン命令セットアーキテクチャに分解する。
この統合は、新しい量子ビットボソンおよびフェルミオンボソンハードウェア上で量子システムをシミュレートするための包括的なパイプラインを確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.86099518400446
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum simulation of the interactions of fermions and bosons -- the fundamental particles of nature -- is essential for modeling complex quantum systems in material science, chemistry and high-energy physics and has been proposed as a promising application of fermion-boson quantum computers, which overcome the overhead encountered in mapping fermions and bosons to qubits. However, compiling the simulation of specific fermion-boson Hamiltonians into the natively available fermion-boson gate set is challenging. In particular, the large local dimension of bosons renders matrix-based compilation methods, as used for qubits and in existing tools such as Bosonic Qiskit or OpenFermion, challenging. We overcome this issue by introducing a novel symbolic compiler based on matrix-free symbolic manipulation of second quantised Hamiltonians, which automates the decomposition of fermion-boson second quantized problems into qubit-boson instruction set architectures. This integration establishes a comprehensive pipeline for simulating quantum systems on emerging qubit-boson and fermion-boson hardware, paving the way for their large-scale usage.
- Abstract（参考訳）: フェルミオンとボソンの相互作用の量子シミュレーション(自然の基本的な粒子)は、物質科学、化学、高エネルギー物理学における複雑な量子システムをモデル化するために不可欠であり、フェルミオンとボソンを量子ビットにマッピングする際に発生するオーバーヘッドを克服するフェルミオン・ボソン量子コンピュータの有望な応用として提案されている。
しかし、特定のフェルミオンボソンハミルトニアンのシミュレーションをネイティブに利用可能なフェルミオンボソンゲートセットにコンパイルすることは困難である。
特に、ボソンの大きな局所的な次元は、キュービットやBosonic QiskitやOpenFermionのような既存のツールで使われているような、行列ベースのコンパイルメソッドを描画する。
我々は、フェルミオンボソン第二量子化問題の分解を量子化命令セットアーキテクチャに自動化する第二量子化ハミルトニアンの行列自由なシンボリック操作に基づく新しいシンボリックコンパイラを導入することで、この問題を克服する。
この統合は、出現する量子ビットボソンとフェルミオンボソンハードウェア上の量子システムをシミュレートするための包括的なパイプラインを確立し、大規模使用への道を開いた。
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