論文の概要: Exponentially improved quantum simulation of scalar QFT

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.26226v1
• Date: Wed, 29 Apr 2026 02:05:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-30 15:59:36.221338
• Title: Exponentially improved quantum simulation of scalar QFT
• Title（参考訳）: スカラーQFTの指数改善量子シミュレーション
• Authors: Qing-Hong Cao, Ying-Ying Li, Xiaohui Liu, Liang-Qi Zhang, Ke Zhao,
• Abstract要約: 我々は、通常不都合な回路深さのスケーリングによって妨げられる、職業ベースでのデジタル化を再考する。 本手法は,回路の深さとCNOTゲート数を大幅に削減し,時間的発展を図っている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.31529901249357
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum simulations of scalar quantum field theories (QFT) provide important benchmarks for demonstrating quantum advantage. We revisit digitization in the occupation basis, which is typically hindered by unfavorable circuit depth scaling. We present an approach that achieves exponential reductions in circuit depth and significantly mitigates Trotter errors by diagonalizing field operators prior to their decomposition into Pauli strings. Focusing on a scalar QFT in 2+1 dimensions, we show that this method substantially reduces circuit depth and CNOT gate counts for time evolution. Using the Lorentzian energy-energy correlator as a benchmark observable, we find parameter regimes in which occupation-basis digitization converges more rapidly with respect to local truncation than the amplitude-basis approach of Jordan, Lee, and Preskill. These results provide both algorithmic advances and phenomenological benchmarks for studies of light-ray observables on near-term quantum devices.
• Abstract（参考訳）: スカラー量子場理論(QFT)の量子シミュレーションは、量子優位性を示す重要なベンチマークを提供する。 我々は、通常不都合な回路深さのスケーリングによって妨げられる、職業ベースでのデジタル化を再考する。 本稿では,回路深度を指数的に低減し,パウリ弦への分解に先立って場演算子を対角化することによりトロッタ誤差を著しく軽減する手法を提案する。 2+1次元のスカラーQFTに着目し,回路の深さを著しく低減し,CNOTゲート数も時間発展に寄与することを示した。 ローレンツエネルギー相関器をベンチマークとして、ヨルダン、リー、プレススキルの振幅-基底法よりも局所的乱れに関して、職業-基底のデジタル化がより速く収束するパラメータ状態を求める。 これらの結果は、短期量子デバイス上での光線観測可能性の研究のためのアルゴリズムの進歩と現象学的ベンチマークの両方を提供する。

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