論文の概要: Efficient time-evolution of matrix product states using average Hamiltonians
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.04955v1
- Date: Wed, 04 Feb 2026 19:00:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-06 18:49:08.575394
- Title: Efficient time-evolution of matrix product states using average Hamiltonians
- Title（参考訳）: 平均ハミルトニアンを用いた行列積状態の効率的な時間進化
- Authors: Belal Abouraya, Jirawat Saiphet, Fedor Jelezko, Ressa S. Said,
- Abstract要約: 時間依存ハミルトニアンの力学をシミュレートするために,既存のMPSアルゴリズムを簡易かつ効率的に拡張する手法を提案する。
我々の研究は、時間依存ハミルトニアンの影響下でのQMBSの効率的なシミュレーションの道を開いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Simulating quantum many-body systems (QMBS) is one of the long-standing, highly non-trivial challenges in condensed matter physics and quantum information due to the exponentially growing size of the system's Hilbert space. To date, tensor networks have been an essential tool for studying such quantum systems, owing to their ability to efficiently capture the entanglement properties of the systems they represent. One of the well-known tensor network architectures, namely matrix product states (MPS), is the standard method for simulating one-dimensional QMBS. Here, we propose a simple, yet efficient, method to augment the already available MPS algorithms to simulate the dynamics of time-dependent Hamiltonians with better accuracy and a faster convergence rate, giving a second-order convergence compared to the first-order convergence of the standard method. We apply our proposed method to simulate the dynamics of a chain of single spins associated with nitrogen-vacancy color centers in diamonds, which has potential applications for practical and scalable quantum technologies, and find that our method improves the average error for a system of few NV centers by a factor of about 1000 for moderate step sizes. Our work paves the way for efficient simulation of QMBS under the influence of time-dependent Hamiltonians.
- Abstract（参考訳）: 量子多体系 (QMBS) のシミュレーションは、系のヒルベルト空間が指数関数的に大きくなるため、凝縮物質物理学と量子情報において、長く、非常に非自明な課題の1つである。
これまで、テンソルネットワークは、それらが表すシステムの絡み合い特性を効率的に捉える能力のために、そのような量子システムを研究する上で不可欠なツールであった。
有名なテンソルネットワークアーキテクチャの1つ、すなわち行列積状態(MPS)は、一次元QMBSをシミュレートする標準的な方法である。
本稿では,既存のMPSアルゴリズムを改良し,時間依存ハミルトニアンの力学を精度良く,より高速な収束率でシミュレーションし,標準手法の1次収束と比較して2次収束性を与える方法を提案する。
提案手法は, 実用的でスケーラブルな量子技術に応用可能なダイヤモンド中の窒素空孔色中心に付随する単一スピンの連鎖のダイナミクスをシミュレートするために適用され, 適度なステップサイズで, 少数のNV中心系の平均誤差を約1000倍改善することがわかった。
我々の研究は、時間依存ハミルトニアンの影響下でのQMBSの効率的なシミュレーションの道を開いた。
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