論文の概要: Stabilizer-based quantum simulation of fermion dynamics with local qubit encodings
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.11418v1
- Date: Fri, 12 Dec 2025 09:55:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-15 15:48:11.720853
- Title: Stabilizer-based quantum simulation of fermion dynamics with local qubit encodings
- Title（参考訳）: 安定化器に基づく局所量子ビット符号化によるフェルミオンダイナミクスの量子シミュレーション
- Authors: Anthony Gandon, Samuele Piccinelli, Max Rossmannek, Francesco Tacchino, Alberto Baiardi, Jannes Nys, Ivano Tavernelli,
- Abstract要約: 局所フェルミオン-量子ビット符号化は、デジタル量子ハードウェア上での実用的なフェルミオンシミュレーションのための新しい経路を開いた。
量子ビット符号化されたフェルミオン時間進化ユニタリのディジタル実装のための新しいフレームワークを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7896520540029671
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Simulating the dynamical properties of large-scale many-fermion systems is a longstanding goal of quantum chemistry, material science and condensed matter. Local fermion-to-qubit encodings have opened a new path for practical fermionic simulations on digital quantum hardware where fermionic statistics are not enforced at the hardware level. In this paper, we explore these local encodings from the perspective of the corresponding time-evolution unitaries. Specifically, we propose a new framework for digital implementations of these qubit-encoded fermionic time-evolution unitaries based on \emph{flow sets}, which are one-dimensional subsets of the directed fermionic interaction graph. We find that any local fermionic encoding, when restricted to a given flow set, adopts a simple structure that we can classify systematically. For each categorized flow-set form, we propose a low-depth qubit quantum circuit that implements the time evolution unitary using the stabilizer formalism. As an application of our construction, we introduce novel flow-based decompositions for known two-dimensional encodings, leading to efficient circuit decompositions of time-evolution unitaries. We generally observe a space-time trade-off, where mappings with larger qubit-to-fermion ratios yield shallower time-evolution quantum circuits.
- Abstract（参考訳）: 大規模マルチフェルミオン系の力学特性のシミュレーションは、量子化学、物質科学、凝縮物質の長年の目標である。
局所フェルミオン-量子ビット符号化は、フェルミオン統計がハードウェアレベルで強制されないデジタル量子ハードウェア上での実用的なフェルミオンシミュレーションのための新しい経路を開いた。
本稿では,これらの局所符号化を,対応する時間進化ユニタリの観点から検討する。
具体的には、有向フェルミオン相互作用グラフの1次元部分集合である \emph{flow set} に基づく、これらの量子ビット符号化フェルミオン時間進化ユニタリのデジタル実装のための新しいフレームワークを提案する。
任意の局所フェルミオン符号化は、与えられたフロー集合に制限された場合、体系的に分類できる単純な構造を採用する。
各分類フローセット形式に対して、安定化器形式を用いた時間発展ユニタリを実装した低深さ量子ビット量子回路を提案する。
提案手法の適用例として、既知の二次元符号化のための新しいフローベース分解を導入し、時間進化ユニタリの効率的な回路分解を実現する。
一般に、時空トレードオフを観測し、より大きい量子ビット対フェルミオン比のマッピングにより、より浅い時間進化量子回路が得られる。
関連論文リスト
- Investigating a Quantum-Inspired Method for Quantum Dynamics [2.8141976258456842]
量子ビットを計測・再利用する量子アルゴリズムを、量子多体系のリアルタイム力学に拡張する。
サンプリングオーバーヘッドを大幅に削減する改善が見つかる。
量子ハードウェアの最適化は,従来のテンソルネットワークシミュレーションにどのように役立つかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-12-04T19:00:01Z) - Fast simulation of fermions with reconfigurable qubits [0.43553942673960666]
最悪の場合,O(log(N))の時空オーバーヘッドを考慮した高速フェルミオンシミュレーション法を提案する。
この指数減少は、非局所接続を持つ再構成可能な量子システムを用いて達成される。
アルゴリズム自体がO(1)オーバヘッド構造のみに適応可能であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-09-10T18:01:02Z) - Implementing a Universal Set of Geometric Quantum Gates through Dressed-State assisted STA [39.27725073249277]
マイクロ波により駆動される2レベルシステムにおける単一量子ゲートの実装を解析する。
我々は, 動的位相をキャンセルして, 純粋に幾何学的操作を得る方法を示す。
我々は、このプロトコルを拡張して、2量子でないゲートを構築し、スケーラブルな量子情報処理の実現可能性を強調した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-09-10T16:14:34Z) - Preparing Code States via Seed-Entangler-Enriched Sequential Quantum Circuits: Application to Tetra-Digit Topological Error-Correcting Codes [14.058410852202826]
量子回路の統一的で効率的な枠組みを導入する。
我々は、トポロジカルな誤り訂正符号の符号空間において、長い範囲の絡み合った状態(すなわちコード状態)を構築する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-03-07T12:32:13Z) - Stochastic Approximation of Variational Quantum Imaginary Time Evolution [0.716879432974126]
量子コンピュータでは、量子状態の想像時間進化は様々な分野に不可欠である。
ここでは、変動量子想像時間進化へのアプローチを提案し、ランタイムの大幅な削減を可能にした。
シミュレーションにおけるアルゴリズムの効率を実証し,27量子ビットにおける横フィールドイジングモデルの仮想時間進化を行うハードウェア実験を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-11T18:00:06Z) - Simulating the Mott transition on a noisy digital quantum computer via
Cartan-based fast-forwarding circuits [62.73367618671969]
動的平均場理論(DMFT)は、ハバードモデルの局所グリーン関数をアンダーソン不純物のモデルにマッピングする。
不純物モデルを効率的に解くために、量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムが提案されている。
この研究は、ノイズの多いデジタル量子ハードウェアを用いたMott相転移の最初の計算を提示する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-10T17:32:15Z) - A quantum processor based on coherent transport of entangled atom arrays [44.62475518267084]
量子プロセッサは動的で非局所的な接続を持ち、絡み合った量子ビットは高い並列性でコヒーレントに輸送されることを示す。
このアーキテクチャを用いて,クラスタ状態や7キュービットのSteane符号状態などの絡み合ったグラフ状態のプログラム生成を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-07T19:00:00Z) - Algebraic Compression of Quantum Circuits for Hamiltonian Evolution [52.77024349608834]
時間依存ハミルトニアンの下でのユニタリ進化は、量子ハードウェアにおけるシミュレーションの重要な構成要素である。
本稿では、トロッターステップを1ブロックの量子ゲートに圧縮するアルゴリズムを提案する。
この結果、ハミルトニアンのある種のクラスに対する固定深度時間進化がもたらされる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-06T19:38:01Z) - Probing quantum information propagation with out-of-time-ordered
correlators [41.12790913835594]
小型の量子情報プロセッサは、多体量子システムを効率的にエミュレートする約束を持っている。
ここでは、時間外順序付き相関器(OTOC)の測定を実演する。
我々の実験における中心的な要件は、時間進化をコヒーレントに逆転させる能力である。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-23T15:29:08Z) - Continuous-time dynamics and error scaling of noisy highly-entangling
quantum circuits [58.720142291102135]
最大21キュービットの雑音量子フーリエ変換プロセッサをシミュレートする。
我々は、デジタルエラーモデルに頼るのではなく、微視的な散逸過程を考慮に入れている。
動作中の消散機構によっては、入力状態の選択が量子アルゴリズムの性能に強い影響を与えることが示される。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-08T14:55:44Z) - Custom fermionic codes for quantum simulation [0.0]
実際、局所性は条件が厳しすぎる可能性があり、システム準局所的に符号化することで演算子のサイズを小さくすることができる。
凝縮物質の格子モデルとSYKモデルのような量子重力に関するシステムに関する例を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-24T17:59:14Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。