論文の概要: Efficient simulation of low-entanglement bosonic Gaussian states in polynomial time

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.10643v1
• Date: Thu, 11 Dec 2025 13:51:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-12 16:15:42.386723
• Title: Efficient simulation of low-entanglement bosonic Gaussian states in polynomial time
• Title（参考訳）: 多項式時間における低絡み合いボソニックガウス状態の効率的なシミュレーション
• Authors: Tong Liu, Hui-Ke Jin, Tao Xiang, Hong-Hao Tu,
• Abstract要約: 純ボソニックガウス状態から行列積状態(MPS)に変換する効率的なアルゴリズムを提案する。 提案手法はガウス特異値分解と,ハフニアンを計算せずに局所MPSテンソルを構成する投影-生成-演算写像を組み合わせる。 この手法は、ボソニックなガウス状態に対する拡張可能な古典的シミュレーションフレームワークを提供し、限定的な絡み合いを持ち、MPSベースの手法を幅広いボソニックシステムに適用できるように拡張する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.876059213677966
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Bosonic Gaussian states appear ubiquitously in quantum optics and condensed matter physics but remain difficult to simulate classically due to the hafnian bottleneck. We present an efficient algorithm that converts pure bosonic Gaussian states into matrix product states (MPSs), with a computational cost governed solely by the entanglement and not by the number of bosonic modes. Our method combines a Gaussian singular value decomposition with a projected-creation-operator mapping that constructs local MPS tensors without computing hafnians. Benchmarking on covariance matrices from the Jiuzhang 2.0 and Jiuzhang 4.0 Gaussian boson sampling experiments demonstrates substantial speedups over previous tensor-network approaches in the low-entanglement regime relevant to lossy devices. The method provides a scalable classical simulation framework for bosonic Gaussian states with limited entanglement and extends the applicability of MPS-based methods to a broad range of bosonic systems.
• Abstract（参考訳）: ボソニック・ガウス状態は量子光学や凝縮物質物理学においてユビキタスに現れるが、ハフニアンボトルネックのために古典的にシミュレートすることは困難である。 本稿では,純粋なボソニックなガウス状態から行列積状態(MPS)に変換するアルゴリズムを提案する。 提案手法はガウス特異値分解と,ハフニアンを計算せずに局所MPSテンソルを構成する投影-生成-演算写像を組み合わせる。 Jiuzhang 2.0 と Jiuzhang 4.0 のボソンサンプリング実験による共分散行列のベンチマークは、損失のあるデバイスに関連する低絡み合い状態における以前のテンソル・ネットワークのアプローチよりもかなりのスピードアップを示す。 この手法は、ボソニックなガウス状態に対する拡張可能な古典的シミュレーションフレームワークを提供し、限定的な絡み合いを持ち、MPSベースの手法を幅広いボソニックシステムに適用できるように拡張する。

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