論文の概要: Hardware Realization of a Hamiltonian Simulation Algorithm for Time-Domain Maxwells Equations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.25229v2
- Date: Thu, 30 Apr 2026 06:03:03 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-01 14:06:12.656244
- Title: Hardware Realization of a Hamiltonian Simulation Algorithm for Time-Domain Maxwells Equations
- Title（参考訳）: 時間領域マクスウェル方程式に対するハミルトニアンシミュレーションアルゴリズムのハードウェア実現
- Authors: Gautam Sharma, Apurva Tiwari, Niladri Gomes, Jezer Jojo, J. Eric Bracken, Jay Pathak,
- Abstract要約: 時間領域マクスウェル方程式に対する符号付きベクトル場解を生成するハミルトニアンシミュレーションアルゴリズムの最初の量子ハードウェア実装を提案する。
電磁場は有限差分演算子を用いて離散化され、結果として生じる非単位行列はベル基底トロッターブロックに写像される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5321738009179028
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present the first quantum-hardware implementation of a Hamiltonian simulation algorithm that produces signed vector-field solutions to the time-domain Maxwells equations using a Schrodingerisation-based approach. The electromagnetic fields are discretized using finite-difference operators, and the resulting non-unitary matrices are mapped to Bell-basis Trotter blocks, enabling efficient circuit construction. We introduce a measurement procedure that retrieves not only field amplitudes, but also physical directions of the electric and magnetic field values at select spatial points. Implementing this logic on quantum hardware relies on relative-phase-based sign reconstruction. Numerical results obtained using IonQ QPU, show good agreement with analytical solutions of benchmark problems in two dimensions and on simulators; in three dimensions. We further extend our approach to compute fields scattered from simple bodies, by enforcing appropriate boundary conditions. Our work lays the foundational steps towards realizing quantum-hardware solutions for computational electromagnetics.
- Abstract（参考訳）: 時間領域マクスウェル方程式に対する符号付きベクトル場解を生成するハミルトニアンシミュレーションアルゴリズムの最初の量子ハードウェア実装について,シュロディンゲライゼーションに基づくアプローチを用いて述べる。
電磁場は有限差分演算子を用いて離散化され、結果として生じる非単体行列はベル基底トロッターブロックにマッピングされ、効率的な回路構成が可能となる。
本研究では、電場振幅だけでなく、特定の空間点における電場値や磁場値の物理的方向も抽出する計測手法を提案する。
この論理を量子ハードウェアに実装することは、相対位相に基づく符号再構成に依存する。
IonQ QPUを用いて得られた数値結果は、2次元およびシミュレーターにおけるベンチマーク問題の解析解とよく一致している。
我々は、適切な境界条件を強制することによって、単純体から散在する場を計算するためのアプローチをさらに拡張する。
我々の研究は、計算電磁学のための量子ハードウェアソリューションの実現に向けた基礎的なステップを定めている。
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