論文の概要: Classical Simulation of Noiseless Quantum Dynamics without Randomness

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.15770v1
• Date: Thu, 22 Jan 2026 08:59:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-23 21:37:20.549715
• Title: Classical Simulation of Noiseless Quantum Dynamics without Randomness
• Title（参考訳）: ランダム性のないノイズレス量子ダイナミクスの古典シミュレーション
• Authors: Jue Xu, Chu Zhao, Xiangran Zhang, Shuchen Zhu, Qi Zhao,
• Abstract要約: 低重量パウリダイナミクス (LPD) アルゴリズムは、雑音のない短時間のダイナミクスに対する局所観測値を効率的に近似する。 乱数性を仮定せずに平均ケース境界を許容し,その状態が十分に絡み合っていることを証明した。 本研究は,従来のシミュレーション手法の厳密な相乗効果を確立し,量子シミュレーションを補完する経路を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.577653273297345
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Simulating noiseless quantum dynamics classically faces a fundamental dilemma: tensor-network methods become inefficient as entanglement saturates, while Pauli-truncation approaches typically rely on noise or randomness. To close the gap, we propose the Low-weight Pauli Dynamics (LPD) algorithm that efficiently approximates local observables for short-time dynamics in the absence of noise. We prove that the truncation error admits an average-case bound without assuming randomness, provided that the state is sufficiently entangled. Counterintuitively, entanglement--usually an obstacle for classical simulation--alleviates classical simulation error. We further show that such entangled states can be generated either by tensor-network classical simulation or near-term quantum devices. Our results establish a rigorous synergy between existing classical simulation methods and provide a complementary route to quantum simulation that reduces circuit depth for long-time dynamics, thereby extending the accessible regime of quantum dynamics.
• Abstract（参考訳）: テンソル・ネットワーク法は絡み合いが飽和するにつれて非効率になるが、パウリ・トランケーション法は一般的にノイズやランダム性に依存する。 このギャップを埋めるために,雑音のない短時間で観測可能な局所観測値を効率的に近似するLow-weight Pauli Dynamics (LPD)アルゴリズムを提案する。 乱数性を仮定せずに平均ケース境界を許容し,その状態が十分に絡み合っていることを証明した。 反対に、絡み合いは、典型的には古典的なシミュレーションの障害であり、古典的なシミュレーションの誤差を緩和する。 さらに、このような絡み合った状態は、テンソルネットワーク古典シミュレーションか、短期量子デバイスで生成可能であることを示す。 本研究は, 従来のシミュレーション手法の厳密な相乗効果を確立し, 長期力学の回路深さを低減し, 量子力学の体系を拡大する量子シミュレーションの相補的な経路を提供するものである。

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