論文の概要: Variational Quantum Algorithm for Unitary Dilation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.19157v1
• Date: Wed, 22 Oct 2025 01:23:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 03:08:14.915263
• Title: Variational Quantum Algorithm for Unitary Dilation
• Title（参考訳）: 単項拡張のための変分量子アルゴリズム
• Authors: S. X. Li, Keren Li, J. B. You, Y. -H. Chen, Clemens Gneiting, Franco Nori, X. Q. Shao,
• Abstract要約: 非ユニタリ作用素の近似ユニタリ拡張を効率的に実装するためのハイブリッド量子古典フレームワークを提案する。 量子クラウドコンピューティングクラスタQuafuにおける超伝導デバイスへのアプローチを検証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We introduce a hybrid quantum-classical framework for efficiently implementing approximate unitary dilations of non-unitary operators with enhanced noise resilience. The method embeds a target non-unitary operator into a subblock of a unitary matrix generated by a parameterized quantum circuit with universal expressivity, while a classical optimizer adjusts circuit parameters under the global unitary constraint. As a representative application, we consider the non-unitary propagator of a Lindbladian superoperator acting on the vectorized density matrix, which is relevant for simulating open quantum systems. We further validate the approach experimentally on superconducting devices in the Quafu quantum cloud computing cluster. Compared with standard dilation protocols, our method significantly reduces quantum resource requirements and improves robustness against device noise, achieving high-fidelity simulation. Its generality also enables compatibility with non-Markovian dynamics and Kraus-operator-based evolutions, providing a practical pathway for the noise-resilient simulation of non-unitary processes on near-term quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 雑音耐性を増強した非単項演算子の近似ユニタリ拡張を効率的に実装するためのハイブリッド量子古典フレームワークを提案する。 この方法は,パラメータ化量子回路が生成するユニタリ行列のサブブロックに対象の非ユニタリ演算子を埋め込み,古典的オプティマイザはグローバルユニタリ制約の下で回路パラメータを調整する。 代表的な応用として、開量子系をシミュレートするベクトル化密度行列に作用するリンドブラディアン超作用素の非ユニタリプロパゲータを考える。 さらに,Quafu量子クラウドコンピューティングクラスタにおける超伝導デバイス上でのアプローチを実験的に検証した。 標準拡張プロトコルと比較して,本手法は量子リソースの要求を大幅に低減し,デバイスノイズに対する堅牢性を向上し,高忠実度シミュレーションを実現する。 その一般性はまた、非マルコフ力学やクラウス演算に基づく進化と互換性を持ち、短期量子ハードウェア上の非一元的過程のノイズ-弾力性シミュレーションの実践的な経路を提供する。

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