論文の概要: Finite-temperature quantum Krylov method from real-time overlaps
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.10543v2
- Date: Tue, 14 Apr 2026 04:43:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-15 14:01:13.334229
- Title: Finite-temperature quantum Krylov method from real-time overlaps
- Title（参考訳）: リアルタイムオーバーラップによる有限温度量子クリロフ法
- Authors: Hiroto Yamamoto, Katsuhiro Morita,
- Abstract要約: 熱力学量を広い温度範囲で得ることができる実時間オーバーラップシーケンス$g_n=langle |e-inH|rangle$を導入する。
1次元スピン=$frac12$Heisenbergモデルでは、ノイズレスの場合、正確な比熱、磁化率、エントロピーが得られる。
この結果から,近未来の量子ハードウェア上での有限温度計算のフレームワークとして,実時間オーバーラップに基づく有限温度評価が確立された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Accurately evaluating finite-temperature properties of quantum many-body systems remains a central challenge. Many existing quantum approaches typically require thermal-state preparation at each target temperature, making low-temperature calculations especially demanding in terms of circuit depth and accuracy. Here we introduce a distinct framework based only on the real-time overlap sequence $g_n=\langle φ|e^{-inτH}|φ\rangle$, which enables thermodynamic quantities to be obtained over a broad temperature range, without specifying a target temperature on the quantum device. For the one-dimensional spin-$\frac{1}{2}$ Heisenberg model with periodic boundary conditions, we obtain accurate specific heat, magnetic susceptibility, and entropy in the noiseless case. Magnetic susceptibility is also evaluated accurately without explicit symmetry-sector decomposition by employing pseudorandom vectors compatible with $S_{\mathrm{tot}}^{z}$ conservation. With suitable stabilization, the method further retains the main thermodynamic features under finite-shot statistical errors up to $σ\sim10^{-3}$. Our results establish real-time-overlap-based finite-temperature evaluation as a promising framework for finite-temperature computation on near-future quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: 量子多体系の有限温度特性を正確に評価することは、依然として中心的な課題である。
既存の多くの量子アプローチは、典型的には各ターゲット温度での温度状態の準備を必要とし、特に回路の深さと精度の点で低温の計算を必要とする。
ここでは, 実時間重なり列であるφ|e^{-inτH}|φ\rangle$のみに基づいて, 量子デバイス上の目標温度を指定せずに, 広い温度範囲で熱力学的量が得られるような, 異なる枠組みを導入する。
周期境界条件を持つ1次元スピン-$\frac{1}{2}$ハイゼンベルクモデルに対して、ノイズレスの場合の正確な比熱、磁化率、エントロピーを得る。
磁気感受性は、$S_{\mathrm{tot}}^{z}$保存と互換性のある擬ランドムベクトルを用いることで、明示的な対称性-セクター分解なしで正確に評価される。
適切な安定化により、この手法はさらに、有限ショット統計誤差の下での主熱力学的特徴を$σ\sim10^{-3}$まで保持する。
この結果から,近未来の量子ハードウェア上での有限温度計算のフレームワークとして,実時間オーバーラップに基づく有限温度評価が確立された。
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