論文の概要: Simulating and Sampling from Quantum Circuits with 2D Tensor Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.11424v1
- Date: Tue, 15 Jul 2025 15:50:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-16 19:46:03.177791
- Title: Simulating and Sampling from Quantum Circuits with 2D Tensor Networks
- Title（参考訳）: 2次元テンソルネットワークを用いた量子回路のシミュレーションとサンプリング
- Authors: Manuel S. Rudolph, Joseph Tindall,
- Abstract要約: 多体波動関数に対する2次元テンソルネットワークAns"atzeを用いて量子回路を古典的にシミュレートする。
また,2次元離散時間ハイゼンベルクモデルにおける領域壁クエンチを,大きな重ヘックスおよび回転正方格子上で研究する。
- 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: Classical simulations of quantum circuits play a vital role in the development of quantum computers and for taking the temperature of the field. Here, we classically simulate various physically-motivated circuits using 2D tensor network ans\"atze for the many-body wavefunction which match the geometry of the underlying quantum processor. We then employ a generalized version of the boundary Matrix Product State contraction algorithm to controllably generate samples from the resultant tensor network states. Our approach allows us to systematically converge both the quality of the final state and the samples drawn from it to the true distribution defined by the circuit. With these methods, we simulate the largest local unitary Jastrow ansatz circuit taken from recent IBM experiments to numerical precision. We also study a domain-wall quench in a two-dimensional discrete-time Heisenberg model on large heavy-hex and rotated square lattices, which reflect IBM's and Google's latest quantum processors respectively. We observe a rapid buildup of complex loop correlations on the Google Willow geometry which significantly impact the local properties of the system. Meanwhile, we find loop correlations build up extremely slowly on heavy-hex processors and have almost negligible impact on the local properties of the system, even at large circuit depths. Our results underscore the role the geometry of the quantum processor plays in classical simulability.
- Abstract（参考訳）: 量子回路の古典的なシミュレーションは、量子コンピュータの発展と場の温度を測るために重要な役割を果たす。
ここでは、基礎となる量子プロセッサの幾何学と一致する多体波動関数に対して、2次元テンソルネットワーク ans\atze を用いて、様々な物理的動機付け回路を古典的にシミュレートする。
次に、境界行列積状態縮合アルゴリズムの一般化版を用いて、結果のテンソルネットワーク状態からサンプルを制御的に生成する。
この手法により、最終状態の品質と、それから引き出されたサンプルの両方を回路によって定義された真の分布に体系的に収束させることができる。
これらの手法により、最近のIBM実験から得られた最大局所ユニタリジャストローアンサッツ回路を数値精度でシミュレーションする。
また,IBMとGoogleの最新量子プロセッサをそれぞれ反映した2次元離散時間ハイゼンベルクモデルの磁壁クエンチを,大型ヘックスおよび回転正方格子上で検討した。
システムの局所特性に大きな影響を及ぼすGoogle Willow幾何上で,複雑なループ相関の迅速な構築を観察する。
一方、重ヘックスプロセッサ上ではループ相関が極めて遅くなり、大きな回路深度でもシステムの局所特性にほとんど無視できない影響が生じる。
我々の結果は、量子プロセッサの幾何学が古典的シミュラビリティにおいて果たす役割を裏付けるものである。
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