論文の概要: Quantum algorithm for Electromagnetic Field Analysis
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.03596v1
- Date: Sat, 04 Oct 2025 01:08:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-07 16:52:59.141698
- Title: Quantum algorithm for Electromagnetic Field Analysis
- Title（参考訳）: 電磁界解析のための量子アルゴリズム
- Authors: Hiroyuki Tezuka, Yuki Sato,
- Abstract要約: 量子ハミルトンシミュレーションは、PDEを単位時間発展にエンコードするフレームワークを提供する。
論理圧縮は、複素測地に対するハミルトン項の指数関数的な成長を著しく緩和できることを示す。
この研究は、フォトニクス系に対するハミルトニアンベースの量子シミュレーションの実現可能性を強調している。
- 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: Partial differential equations (PDEs) are central to computational electromagnetics (CEM) and photonic design, but classical solvers face high costs for large or complex structures. Quantum Hamiltonian simulation provides a framework to encode PDEs into unitary time evolution and has potential for scalable electromagnetic analysis. We formulate Maxwell's equations in the potential representation and embed governing equations, boundary conditions, and observables consistently into Hamiltonian form. A key bottleneck is the exponential growth of Hamiltonian terms for complex geometries; we examine this issue and show that logical compression can substantially mitigate it, especially for periodic or symmetric structures. As a proof of concept, we simulate optical wave propagation through a metalens and illustrate that the method can capture wavefront shaping and focusing behavior, suggesting its applicability to design optimization tasks. This work highlights the feasibility of Hamiltonian-based quantum simulation for photonic systems and identifies structural conditions favorable for efficient execution.
- Abstract（参考訳）: 偏微分方程式 (PDE) は計算電磁学 (CEM) やフォトニック設計の中心であるが、古典的解法は大規模または複雑な構造に対して高いコストがかかる。
量子ハミルトンシミュレーションは、PDEを単位時間発展にエンコードするフレームワークを提供し、スケーラブルな電磁解析の可能性を秘めている。
我々はマクスウェルの方程式をポテンシャル表現で定式化し、支配方程式、境界条件、観測変数をハミルトン形式に連続的に組み込む。
この問題を考察し、特に周期構造や対称構造において論理的圧縮が実質的に緩和可能であることを示す。
メタレンを通した光波伝搬をシミュレートし,波面形状と集束挙動を可視化し,最適化タスクの設計に適用可能であることを示す。
この研究は、フォトニクス系に対するハミルトニアンベースの量子シミュレーションの実現可能性を強調し、効率的な実行に適した構造条件を特定する。
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