論文の概要: Fast thermal state preparation beyond native interactions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.04810v1
• Date: Thu, 08 Jan 2026 10:43:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-09 17:01:53.167537
• Title: Fast thermal state preparation beyond native interactions
• Title（参考訳）: 自然相互作用を超越した高速熱状態調製
• Authors: Alexander van Lomwel, Paul M. Schindler, Modesto Orozco-Ruiz, Marin Bukov, Nguyen H. Le, Florian Mintert,
• Abstract要約: 熱状態に対する量子シミュレーションを設計するための,ユニタリダイナミクスのみに基づくフレームワークを提案する。 総進化時間などの必要な実験資源は、温度と臨界から独立していることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.18016233072556
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: While questions on quantum simulation of ground state physics are mostly focussed on the realization of effective interactions, most work on quantum simulation of thermal physics explores the realization of dynamics towards a thermal mixed state under native interactions. Many open questions that could be answered with quantum simulations, however, involve thermal states with respect to synthetic interactions. We present a framework based solely on unitary dynamics to design quantum simulations for thermal states with respect to Hamiltonians that include non-native interactions, suitable for both present-day digital and analogue devices. By classical means, our method finds the control sequence to reach a target thermal state for system sizes well out of reach of state-vector or density-matrix control methods, even though quantum hardware is required to explicitly simulate the thermal state dynamics. With the illustrative example of the cluster Ising model that includes non-native three-body interactions, we find that required experimental resources, such as the total evolution time, are independent of temperature and criticality.
• Abstract（参考訳）: 基底状態物理学の量子シミュレーションに関する問題は、主に効果的な相互作用の実現に焦点が当てられているが、熱物理学の量子シミュレーションに関するほとんどの研究は、自然相互作用の下での熱混合状態へのダイナミクスの実現を探求している。 しかし、量子シミュレーションで答えられる多くのオープンな質問は、合成相互作用に関する熱状態を含む。 本稿では,非ネイティブな相互作用を含むハミルトニアンの熱状態に対する量子シミュレーションを設計するための,ユニタリダイナミクスのみに基づくフレームワークを提案する。 古典的手法により, 量子ハードウェアは熱状態ダイナミクスを明示的にシミュレートするために必要でありながら, 状態ベクトルあるいは密度行列制御法の範囲外において, システムサイズを目標とする熱状態に到達するための制御シーケンスを求める。 非ネイティブな3体相互作用を含むクラスタIsingモデルの図示的な例から、総進化時間などの必要な実験資源が温度と臨界に依存しないことが分かる。

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