論文の概要: Variational quantum simulation of many-body dissipative dynamics on a superconducting quantum processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.20118v1
- Date: Thu, 23 Oct 2025 01:43:53 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 03:08:17.125778
- Title: Variational quantum simulation of many-body dissipative dynamics on a superconducting quantum processor
- Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサ上の多体散逸ダイナミクスの変分量子シミュレーション
- Authors: Huan-Yu Liu, Tai-Ping Sun, Zhao-Yun Chen, Cheng Xue, Chao Wang, Xi-Ning Zhuang, Jin-Peng Liu, Wei Yi, Yu-Chun Wu, Guo-Ping Guo,
- Abstract要約: 非単体多体散逸ダイナミクスのスケーラブルなシミュレーションが可能な変分量子アルゴリズムを提案する。
我々の研究は、散逸性多体ダイナミクスをシミュレートする、ノイズの多い中間スケール量子デバイスの性能を基盤としている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.739803066812476
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Open quantum systems host a wide range of intriguing phenomena, yet their simulation on well-controlled quantum devices is challenging, owing to the exponential growth of the Hilbert space and the inherently non-unitary nature of the dynamics. Here we propose and experimentally demonstrate a variational quantum algorithm capable of scalable simulation of non-unitary many-body dissipative dynamics. The algorithm builds on the framework of linear combination of Hamiltonian simulation, which converts non-unitary dynamics into a weighted sum of unitary evolutions. With the further introduction of a simplified quantum circuit for loss-function evaluation, our scheme is suitable for near-term quantum hardware, with the circuit depth independent of the simulation time. We illustrate our scheme by simulating the collective dynamics of a dissipative transverse Ising model, as well as an interacting Hatano-Nelson model, on the superconducting quantum processor Wukong. Our work underlines the capability of noisy intermediate-scale quantum devices in simulating dissipative many-body dynamics and represents a step forward in exploiting their potential for solving outstanding physical problems.
- Abstract（参考訳）: オープン量子系は様々な興味深い現象を伴っているが、ヒルベルト空間の指数関数的な成長と、本質的には非単位の性質のため、よく制御された量子デバイス上でのシミュレーションは困難である。
本稿では,非単体多体散逸ダイナミクスのスケーラブルなシミュレーションが可能な変分量子アルゴリズムを提案し,実験的に実証する。
このアルゴリズムは、非ユニタリ力学をユニタリ進化の重み付け和に変換するハミルトニアンシミュレーションの線形結合の枠組みに基づいている。
損失関数評価のための簡易な量子回路の導入により、回路深さがシミュレーション時間に依存しない、短期的な量子ハードウェアに適している。
本稿では,超伝導量子プロセッサWukong上での散逸的逆イジングモデルと相互作用する波多野・ネルソンモデルの集合力学をシミュレートし,本手法について述べる。
我々の研究は、散逸的な多体力学をシミュレートする、ノイズの多い中規模量子デバイスの性能を基盤としており、優れた物理問題を解くためのその可能性を活用するための一歩である。
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