論文の概要: Unitary imaginary time evolution and ground state preparation using multi-copy protocols
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.11208v1
- Date: Wed, 11 Mar 2026 18:25:29 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-13 14:46:25.577318
- Title: Unitary imaginary time evolution and ground state preparation using multi-copy protocols
- Title（参考訳）: 単元的想像時間進化とマルチコピープロトコルによる地中準備
- Authors: Tal Schwartzman, Torsten V. Zache, Hannes Pichler, H. R. Sadeghpour,
- Abstract要約: 効率的な低エネルギー状態の準備は、量子計算と量子シミュレーションにおいて重要な目的である。
地中準備のための仮想時間進化を近似する決定論的ユニタリプロトコルを導入する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Efficient low-energy state preparation is a key objective in quantum computation and quantum simulation. Quantum imaginary-time evolution replaces real-time dynamics with imaginary-time dynamics, exponentially suppressing higher-energy eigenstates. We introduce deterministic unitary protocols that approximate imaginary-time evolution for ground-state preparation. The protocols require multiple copies of the system, real-time evolution under the system Hamiltonian, and controlled-SWAP operations (or more general SWAP-generated unitaries). We analyze two concrete circuit families: a tree architecture with provable polynomial-in-depth convergence but rapidly growing width, and a compact "hedge" architecture that achieves comparable accuracy with only polynomial width in a heuristic construction supported by numerics. We provide numerical evidence that mid-circuit post-selection can accelerate convergence with practical success probabilities. Separately, we demonstrate that circuit volume can be traded for the shot complexity of post-circuit observable estimation in the ground-state preparation setting. We outline concrete implementation of platform-specific routes, where multi-copy registers and SWAP-mediated couplings are natural, thereby illustrating how these hybrid analog-digital circuits can complement existing state-preparation methods in the near term.
- Abstract（参考訳）: 効率的な低エネルギー状態の準備は、量子計算と量子シミュレーションにおいて重要な目的である。
量子想像時間進化は、実時間力学を想像時間力学に置き換え、高エネルギー固有状態を指数関数的に抑制する。
地中準備のための仮想時間進化を近似する決定論的ユニタリプロトコルを導入する。
このプロトコルはシステムの複数のコピー、ハミルトニアンのリアルタイム進化、制御されたSWAP操作(あるいはより一般的なSWAP生成単位)を必要とする。
証明可能な多項式-奥行き収束を持つ木構造と、数値で支えられたヒューリスティックな構成において、多項式幅のみに匹敵する精度を達成できる「ヘッジ」アーキテクチャの2つの具体的な回路系を解析する。
我々は,中間回路のポストセレクションが実際の成功確率との収束を加速できるという数値的な証拠を提供する。
また, 地中準備条件において, 後可観測推定の複雑さを考慮し, 回路体積を交換できることを実証した。
本稿では,複数コピーレジスタとSWAPを介する結合が自然であるプラットフォーム固有の経路の具体的実装について概説する。
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