論文の概要: Ancilla-train quantum algorithm for simulating non-Markovian open quantum systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.12717v1
• Date: Tue, 16 Sep 2025 06:18:06 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-17 17:50:52.918646
• Title: Ancilla-train quantum algorithm for simulating non-Markovian open quantum systems
• Title（参考訳）: 非マルコフ開量子系シミュレーションのためのアンシラ-トレイン量子アルゴリズム
• Authors: Hans Michael Christensen, Johannes Agerskov, Frederik Nathan,
• Abstract要約: 本稿では,任意の構成と結合強度に有効なガウス環境に結合したオープン量子系をシミュレーションする量子アルゴリズムを提案する。 アルゴリズムは任意の精度でそのような問題の真のダイナミクスを再現できることを示し、幅広い問題に対して、トロッタライズ時間進化に対する小さな資源コストのみを加算することを示した。
• 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: We present a quantum algorithm for simulating open quantum systems coupled to Gaussian environments valid for any configuration and coupling strength. The algorithm is for instance applicable to problems with strongly coupled, or non-Markovian, environments; problems with multiple environments out of mutual equilibrium; and problems with time-dependent Hamiltonians. We show that the algorithm can reproduce the true dynamics of such problems at arbitrary accuracy and, for a broad range of problems, only adds a minor resource cost relative to Trotterized time evolution; the cost is polynomial in the inverse target accuracy. The algorithm is based on the insight that any Gaussian environment can be represented as a train of ancillary qubits that sequentially interact with the system through a time-local coupling, given by the convolution square root of the bath correlation function; this is a secondary result of our work. Our results open up new applications of quantum computers for efficient simulation of non-equilibrium and open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,任意の構成と結合強度に有効なガウス環境に結合したオープン量子系をシミュレーションする量子アルゴリズムを提案する。 このアルゴリズムは、強く結合された、あるいは非マルコフ的な環境、相互平衡から複数の環境の問題、時間依存ハミルトニアンの問題などに適用できる。 アルゴリズムは任意の精度でそのような問題の真のダイナミクスを再現できることを示し、幅広い問題に対して、トロッタライズされた時間進化に対する小さな資源コストのみを加算し、そのコストは逆目標精度の多項式であることを示す。 このアルゴリズムは,任意のガウス環境を,バス相関関数の畳み込み二乗根によって与えられる時間-局所結合を通じてシステムと逐次に相互作用する連接量子ビットの列として表すことができるという知見に基づいており,これは我々の研究の二次的な結果である。 本研究は,非平衡および開量子系の効率的なシミュレーションのための量子コンピュータの新しい応用を開拓する。

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