論文の概要: Coherent-State Propagation: A Computational Framework for Simulating Bosonic Quantum Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.19625v1
- Date: Tue, 21 Apr 2026 16:13:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-22 22:41:49.862837
- Title: Coherent-State Propagation: A Computational Framework for Simulating Bosonic Quantum Systems
- Title（参考訳）: Coherent-State Propagation:ボソニック量子システムのシミュレーションのための計算フレームワーク
- Authors: Nikita Guseynov, Zoë Holmes, Armando Angrisani,
- Abstract要約: ボゾン系をシミュレーションする計算フレームワークであるコヒーレント状態伝搬を導入する。
我々は、Kerr非線形性により強化された線形光学系からなるボソニック回路に焦点をあてる。
この方法は、進化状態をコヒーレント状態の重ね合わせとして表すシュルディンガー像で機能する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1666234644810893
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We introduce coherent-state propagation, a computational framework for simulating bosonic systems. We focus on bosonic circuits composed of displaced linear optics augmented by Kerr nonlinearities, a universal model of bosonic quantum computation that is also physically motivated by driven Bose-Hubbard dynamics. The method works in the Schrödinger picture representing the evolving state as a sparse superposition of coherent states. We develop approximation strategies that keep the simulation cost tractable in physically relevant regimes, notably when the number of Kerr gates is small or the Kerr nonlinearities are weak, and prove rigorous guarantees for both observable estimation and sampling. In particular, bosonic circuits with logarithmically many Kerr gates admit quasi-polynomial-time classical simulation at exponentially small error in trace distance. We further identify a weak-nonlinearity regime in which the runtime is polynomial for arbitrarily small constant precision. We complement these results with numerical benchmarks on the Bose-Hubbard model with all-to-all connectivity. The method reproduces Fock-basis and matrix-product-state reference data, suggesting that it offers a useful route to the classical simulation of bosonic systems.
- Abstract（参考訳）: ボゾン系をシミュレーションする計算フレームワークであるコヒーレント状態伝搬を導入する。
ボーソニック量子計算の普遍モデルであるKerr非線形性により強化された変位線形光学系からなるボソニック回路に焦点をあてる。
この方法は、進化状態を表すシュレーディンガー像において、コヒーレント状態のスパース重ね合わせとして機能する。
特にKerrゲートの数が小さい場合やKerr非線形性が弱い場合にはシミュレーションコストを削減できる近似戦略を開発し、観測可能な推定とサンプリングの両方に対して厳密な保証を示す。
特に、対数的に多くのケーラーゲートを持つボソニック回路は、トレース距離において指数的に小さな誤差で準多項式時間古典シミュレーションを許容する。
さらに、ランタイムが任意に小さな定数精度の多項式である弱非線形構造を同定する。
これらの結果をBose-Hubbardモデル上の数値的なベンチマークで補う。
この方法はフォック基底と行列生成物-状態参照データを再現し、ボソニック系の古典的シミュレーションに有用な経路を提供することを示す。
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