論文の概要: Constant Depth Digital-Analog Counterdiabatic Quantum Computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.01154v1
• Date: Sat, 03 Jan 2026 10:55:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-06 16:25:22.056874
• Title: Constant Depth Digital-Analog Counterdiabatic Quantum Computing
• Title（参考訳）: デジタル・アナログカウンターダイアバティック量子コンピューティングの定数深さ
• Authors: Balaganchi A. Bhargava, Shubham Kumar, Anne-Maria Visuri, Paolo A. Erdman, Enrique Solano, Narendra N. Hegade,
• Abstract要約: 本稿では,デジタル・アナログ・量子コンピューティング・フレームワークを導入し,等価回路深度で反断熱プロトコルを実装できるようにする。 反断熱プロトコルは、有限時間断熱進化におけるダイアバティック励起を抑制する。 本稿では, この構造を, コンピュテータの積公式を用いて, ディジタル・アナログ・セッティングで効率的に実現できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8923689868452591
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We introduce a digital-analog quantum computing framework that enables counterdiabatic protocols to be implemented at constant circuit depth, allowing fast and resource-efficient quantum state preparation on current quantum hardware. Counterdiabatic protocols suppress diabatic excitations in finite-time adiabatic evolution, but their practical application is limited by the non-local structure of the required Hamiltonians and the resource overhead of fully digital implementations. Counterdiabatic terms can be expressed as truncated expansions of nested commutators of the adiabatic Hamiltonian and its parametric derivative. Here, we show how this algebraic structure can be efficiently realized in a digital-analog setting using commutator product formulas. Using native multi-qubit analog interactions augmented by local single-qubit rotations, this approach enables higher-order counterdiabatic protocols whose implementation requires a constant number of analog blocks for any fixed truncation order, independent of system size. We demonstrate the method for two-dimensional spin models and analyze the associated approximation errors. These results show that digital-analog quantum computing enables a qualitatively new resource scaling for counterdiabatic protocols and related quantum control primitives, with direct implications for quantum simulation, optimization, and algorithmic state preparation on current quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,デジタルアナログ量子コンピューティングフレームワークを導入し,量子ハードウェア上での高速かつ資源効率の高い量子状態生成を可能にする。 反断熱的プロトコルは、有限時間断熱的進化におけるダイアバティック励起を抑えるが、その実践的応用は、必要ハミルトニアンの非局所構造と完全なデジタル実装のリソースオーバーヘッドによって制限される。 反断熱的項は、非断熱的ハミルトニアンとそのパラメトリック微分のネストされた可換作用素の閉展開として表すことができる。 ここでは、この代数構造が、可換積公式を用いたデジタルアナログ設定において、どのように効率的に実現できるかを示す。 局所的なシングルキュービット回転によって強化されたネイティブなマルチキュービットアナログ相互作用を用いることで、システムサイズに依存しない固定トランケーション順序に対して一定の数のアナログブロックを必要とする高階の逆拡張プロトコルを実現する。 二次元スピンモデルの手法を実証し,関連する近似誤差を解析する。 これらの結果から,デジタルアナログ量子コンピューティングは,現在の量子デバイス上での量子シミュレーション,最適化,アルゴリズム的状態生成といった直接的意味を持つ,反断熱プロトコルと関連する量子制御プリミティブに対して,定性的に新しいリソーススケーリングを可能にすることが示唆された。

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