論文の概要: Shorter width truncated Taylor series for Hamiltonian dynamics simulations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.09461v1
- Date: Thu, 13 Nov 2025 01:56:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-13 22:34:54.580094
- Title: Shorter width truncated Taylor series for Hamiltonian dynamics simulations
- Title（参考訳）: ハミルトン力学シミュレーションのための短幅トラカットテイラー級数
- Authors: Michelle Wynne Sze, David Zsolt Manrique, David Muñoz Ramo, Nathan Fitzpatrick,
- Abstract要約: 等価な基本ゲートコストを維持するが、指数的にアシラ量子ビット数が減少する代替量子回路を提案する。
提案回路は合計$lceil log(K) rceil + lceil log(L) rceil +n$ qubitsを用いており、$L$はハミルトニアンにおける項数、$n$はシステム量子ビットサイズである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: As established in the seminal work by Berry et al.[1], expanding the time evolution operator using truncated Taylor series (up to some order $K$) makes a good candidate for simulating Hamiltonian dynamics. Here, we adapt the method but present an alternative quantum circuit that maintains an equivalent asymptotic elementary gate cost but has an exponentially reduced number of ancilla qubits. This is realized by utilizing mid-circuit measurements (with early abort-and-restart of circuit execution), and transforming a series of multi-controlled$(H^k)$ to a series of singly-controlled$(H^{k'})$, where $H$ is a linear combination of unitaries and $k, k'$ are integers. The proposed circuit utilizes a total of $\lceil \log(K) \rceil + \lceil \log(L) \rceil +n$ qubits, where $L$ is the number of terms in the Hamiltonian and $n$ is the system qubit size. Our shorter width circuit with mid-measurements protocol is implemented and evaluated using the programming language Guppy[2,3].
- Abstract（参考訳）: Berry et al [1] による基礎研究で確立されたように、truncated Taylor 級数 (ある順序まで$K$) を用いて時間発展作用素を拡張することは、ハミルトン力学をシミュレートするよい候補となる。
そこで本研究では, 等価な漸近的基本ゲートコストを維持しつつ, 指数関数的にアシラ量子ビット数を減少させる量子回路を提案する。
これは、中間回路の測定(回路実行の早期中止と再起動)を利用して実現され、複数制御された$(H^k)$を一意に制御された$(H^{k'})$に変換する。
提案回路は、合計$\lceil \log(K) \rceil + \lceil \log(L) \rceil +n$ qubitsを使用する。
プログラム言語であるGuppy[2,3]を用いて,中間測定プロトコルを用いた短幅回路を実装し,評価した。
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