論文の概要: Special Issue: Commemorating the 110th Anniversary of TANG Au-chin's Birthday Calculation of the Green's function on near-term quantum computers via Cartan decomposition
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.09248v1
- Date: Thu, 11 Sep 2025 08:33:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-12 16:52:24.294466
- Title: Special Issue: Commemorating the 110th Anniversary of TANG Au-chin's Birthday Calculation of the Green's function on near-term quantum computers via Cartan decomposition
- Title（参考訳）: 特集「カルタン分解によるグリーン関数のタン・オーチン生誕110周年記念号」によせて
- Authors: Lingyun Wan, Jie Liu, Jinlong Yang,
- Abstract要約: カータン分解によるグリーン関数の効率的な計算アルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムは,Fermi-Hubbard および transverse-field Ising モデルに対する長時間グリーン関数のシミュレートに応用される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.389215400072566
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Accurate computation of the Green's function is crucial for connecting experimental observations to the underlying quantum states. A major challenge in evaluating the Green's function in the time domain lies in the efficient simulation of quantum state evolution under a given Hamiltonian-a task that becomes exponentially complex for strongly correlated systems on classical computers. Quantum computing provides a promising pathway to overcome this barrier by enabling efficient simulation of quantum dynamics. However, for near-term quantum devices with limited coherence times and fidelity, the deep quantum circuits required to implement time-evolution operators present a significant challenge for practical applications. In this work, we introduce an efficient algorithm for computing Green's functions via Cartan decomposition, which requires only fixed-depth quantum circuits for arbitrarily long time simulations. Additionally, analytical gradients are formulated to accelerate the Cartan decomposition by leveraging a unitary transformation in a factorized form. The new algorithm is applied to simulate long-time Green's functions for the Fermi-Hubbard and transverse-field Ising models, extracting the spectral functions through Fourier transformation.
- Abstract（参考訳）: グリーン関数の正確な計算は、実験的な観測を基礎となる量子状態に結びつけるために重要である。
時間領域におけるグリーン関数の評価における大きな課題は、与えられたハミルトニアン課題の下での量子状態進化の効率的なシミュレーションである。
量子コンピューティングは、量子力学の効率的なシミュレーションを可能にすることで、この障壁を克服するための有望な経路を提供する。
しかし、コヒーレンス時間と忠実度が制限された短期量子デバイスでは、時間進化演算子を実装するために必要なディープ量子回路が実用上の大きな課題となっている。
本研究では,カルタン分解によるグリーン関数の効率的な計算アルゴリズムを提案する。
さらに解析勾配を定式化し、一元変換を分解形式に利用してカルタン分解を加速する。
このアルゴリズムは、Fermi-Hubbard および transverse-field Ising モデルに対する長時間グリーン関数のシミュレートに応用され、フーリエ変換によりスペクトル関数を抽出する。
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