論文の概要: Quantum Simulation of Two-Level $PT$-Symmetric Systems Using Hermitian Hamiltonians

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.08129v1
• Date: Thu, 10 Jul 2025 19:40:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-14 18:03:54.156786
• Title: Quantum Simulation of Two-Level $PT$-Symmetric Systems Using Hermitian Hamiltonians
• Title（参考訳）: エルミートハミルトニアンを用いた2レベルPT$-Symmetricシステムの量子シミュレーション
• Authors: Maryam Abbasi, Koray Aydogan, Anthony W. Schlimgen, Kade Head-Marsden,
• Abstract要約: 本稿では,単位ゲート型量子コンピュータ上での$PT$対称系の量子力学をシミュレーションする手法を提案する。 固有値と固有状態が合わさった例外点付近で$PT$対称系をシミュレートする2つのアルゴリズムを導入する。 次に摂動理論を用いてこの方法を拡張し、2つの弱い相互作用を持つ$PT$対称系の力学を考察する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Parity-time ($PT$)-symmetric Hamiltonians exhibit non-unitary dynamical evolution while maintaining real spectra, and offer unique approaches to quantum sensing and entanglement generation. Here we present a method for simulating the quantum dynamics of $PT$-symmetric systems on unitary-gate-based quantum computers by leveraging Hermitian equivalents through similarity transformations. We introduce two algorithms for simulating $PT$-symmetric systems near exceptional points where eigenvalues and eigenstates coalesce. The first is a hybrid classical-quantum algorithm and the second reduces the classical component by using an ancilla qubit. We then use perturbation theory to extend this method to consider the dynamics of two weakly interacting $PT$-symmetric systems. Demonstrations on a quantum device and noisy simulators validate the algorithm on current quantum devices, offering potential for scalable simulations of $PT$-symmetric systems and pseudo-Hermitian operators in quantum computation.
• Abstract（参考訳）: パリティ時(PT$)対称ハミルトニアンは、実際のスペクトルを維持しながら非単位の動的進化を示し、量子センシングと絡み合い生成に対するユニークなアプローチを提供する。 本稿では、類似性変換によるエルミート等価性を利用して、ユニタリゲートベースの量子コンピュータ上での$PT$対称系の量子力学をシミュレーションする手法を提案する。 固有値と固有状態が合わさった例外点付近で$PT$対称系をシミュレートする2つのアルゴリズムを導入する。 1つはハイブリッド古典量子アルゴリズムで、もう1つはアンシラ量子ビットを用いて古典成分を還元する。 次に摂動理論を用いてこの方法を拡張し、2つの弱い相互作用を持つ$PT$対称系の力学を考察する。 量子デバイス上のデモとノイズシミュレータは、現在の量子デバイス上でアルゴリズムを検証し、量子計算における$PT$対称システムと擬エルミート演算子のスケーラブルなシミュレーションのポテンシャルを提供する。

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