論文の概要: Preparation of initial states with open and periodic boundary conditions on quantum devices using matrix product states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.07125v1
- Date: Wed, 08 Oct 2025 15:19:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-09 16:41:20.589479
- Title: Preparation of initial states with open and periodic boundary conditions on quantum devices using matrix product states
- Title（参考訳）: 行列積状態を用いた量子デバイス上の開および周期境界条件付き初期状態の生成
- Authors: Yibin Guo, Manuel Schneider, Takis Angelides, Karl Jansen, C. -J. David Lin, Yao Ting Su,
- Abstract要約: 本稿では,行列積状態(MPS)から量子デバイス上の開かつ周期的な境界条件で量子状態を作成するための枠組みを提案する。
周期境界条件 (pbc) を持つ状態は、測定後のアンシラ量子ビットと後選択を用いて量子回路として効率的に表現することができる。
提案手法は, 量子デバイス上で状態を作成するためのスケーラブルな方法であり, 近距離量子コンピュータ上での強相関系の効率的なシミュレーションを可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2114406358819847
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a framework for preparing quantum states from matrix product states (MPS) with open and periodic boundary conditions on quantum devices. The MPS tensors are mapped to unitary gates, which are subsequently decomposed into native gates on quantum hardware. States with periodic boundary conditions (pbc) can be represented efficiently as quantum circuits using ancilla qubits and post-selection after measurement. We derive an exact expression for the success rate of this probabilistic approach, which can be evaluated a priori. The applicability of the method is demonstrated in two examples. First, we prepare the ground state of the Heisenberg model with pbc and simulate dynamics under a quenched Hamiltonian. The volume-law entanglement growth in the time evolution challenges classical algorithms but can potentially be overcome on quantum hardware. Second, we construct quantum circuits that generate excited states of the Schwinger model with high fidelities. Our approach provides a scalable method for preparing states on a quantum device, enabling efficient simulations of strongly correlated systems on near-term quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,行列積状態(MPS)から量子デバイス上の開かつ周期的な境界条件で量子状態を作成するための枠組みを提案する。
MPSテンソルはユニタリゲートにマッピングされ、量子ハードウェア上でネイティブゲートに分解される。
周期境界条件 (pbc) を持つ状態は、測定後のアンシラ量子ビットと後選択を用いて量子回路として効率的に表現することができる。
我々は,この確率論的アプローチの成功率の正確な表現を導出し,事前評価を行う。
この手法の適用性は2つの例で示される。
まず、ハイゼンベルクモデルの基底状態をpbcで準備し、焼成ハミルトニアンの下で力学をシミュレートする。
時間進化における体積法的な絡み合いの増大は古典的なアルゴリズムに挑戦するが、量子ハードウェアでは克服される可能性がある。
第二に、高い忠実度を持つシュウィンガーモデルの励起状態を生成する量子回路を構築する。
提案手法は, 量子デバイス上で状態を作成するためのスケーラブルな方法であり, 近距離量子コンピュータ上での強相関系の効率的なシミュレーションを可能にする。
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