論文の概要: Nonadiabatic Self-Healing of Trotter Errors in Digitized Counterdiabatic Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.22636v1
• Date: Sat, 27 Dec 2025 16:16:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-30 22:37:30.153219
• Title: Nonadiabatic Self-Healing of Trotter Errors in Digitized Counterdiabatic Dynamics
• Title（参考訳）: 誘電体対断熱力学におけるトロッタ誤差の非断熱自己修復
• Authors: Mara Vizzuso, Gianluca Passarelli, Giovanni Cantele, Procolo Lucignano, Xi Chen, Koushik Paul,
• Abstract要約: デジタル化された量子力学におけるトロッター誤差は、積公式を持つ非可換なハミルトン項の下で時間順進化を近似することによって生じる。 断熱的な体制では、そのような誤りは長年の自己修復を示すことが知られている。 有限速ランプによる非断熱誤差が補償されると, 自己修復は有限進化時間で持続することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.586346262913921
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Trotter errors in digitized quantum dynamics arise from approximating time-ordered evolution under noncommuting Hamiltonian terms with a product formula. In the adiabatic regime, such errors are known to exhibit long-time self-healing [Phys. Rev. Lett. \textbf{131}, 060602 (2023)], where discretization effects are effectively suppressed. Here we show that self-healing persists at finite evolution times once nonadiabatic errors induced by finite-speed ramps are compensated. Using counterdiabatic driving to cancel diabatic transitions and isolate discretization effects, we study both noninteracting and interacting spin models and characterize the finite-time scaling with the Trotter steps and the total evolution time. In the instantaneous eigenbasis of the driven Hamiltonian, the leading digital error maps to an effective harmonic perturbation whose dominant Fourier component yields an analytic upper bound on the finite-time Trotter error and reveals the phase-cancellation mechanism underlying self-healing. Our results establish finite-time self-healing as a generic feature of digitized counterdiabatic protocols, clarify its mechanism beyond the long-time adiabatic limit, and provide practical guidance for high-fidelity state preparation on gate-based quantum processors.
• Abstract（参考訳）: デジタル化された量子力学におけるトロッター誤差は、積公式を持つ非可換なハミルトン項の下で時間順進化を近似することによって生じる。 断熱的な体制では、そのような誤りは長期の自己修復[Phys]を示すことが知られている。 レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・レヴ・ \textbf{131}, 060602 (2023)] は離散化効果を効果的に抑制する。 ここでは、有限速ランプによる非断熱誤差が補償されると、自己修復は有限進化時間で持続することを示す。 反断熱駆動を用いてダイアバティック遷移をキャンセルし、離散化効果を分離し、非相互作用スピンモデルと相互作用スピンモデルの両方を研究し、トロッターステップによる有限時間スケーリングと全進化時間の特徴付けを行う。 駆動ハミルトニアンの瞬時固有ベイズにおいて、先行するディジタル誤差は、支配的なフーリエ成分が有限時間トロッター誤差上の解析上界を生じさせる効果的な調和摂動に写像し、自己修復の根底にある位相キャンセル機構を明らかにする。 本研究は,デジタル化された逆断熱プロトコルの汎用的特徴として有限時間自己修復を確立し,その機構を長期の断熱限界を超えて明らかにし,ゲートベース量子プロセッサにおける高忠実性状態生成のための実用的なガイダンスを提供する。

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