論文の概要: Utility-scale quantum experiments using dynamic circuits to address collective dissipation in interacting qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.25830v1
- Date: Mon, 25 May 2026 13:28:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-26 19:50:20.136729
- Title: Utility-scale quantum experiments using dynamic circuits to address collective dissipation in interacting qubits
- Title（参考訳）: 動的回路を用いた相互作用量子ビットの集団散逸に対処するユーティリティスケール量子実験
- Authors: Benjamin Tirado, Joana Fraxanet, Adrián Juan-Delgado, Javier Aizpurua, Ruben Esteban,
- Abstract要約: 我々は、相互作用量子ビットの散逸ダイナミクスを正確に再現するユーティリティスケール量子回路の実装と実行を行う。
我々は,IBM System Two textttibm_basquecountry上で最大86個のエミッタからなる鎖の力学の大規模量子実験を行う。
- 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: Open quantum systems are central to quantum optics, condensed matter, and chemistry, yet their simulation remains challenging for both classical and near-term quantum hardware. In this work we implement and execute utility-scale quantum circuits that accurately reproduce the dissipative dynamics of interacting qubits. We consider a one-dimensional chain of many qubits weakly coupled to a common Markovian bath. The Markovian time evolution of the system is implemented through Trotterized evolution with the introduction of ancilla-assisted dissipative channels, including single-qubit and two-qubit dissipators to capture collective decay. Mid-circuit measurements, conditional gates, and hardware-aware transpilation significantly reduce circuit depth. We further implement a biased Clifford data regression (biased CDR), an error mitigation strategy that outperforms the uniform Cliffordization baseline and a variety of zero-noise extrapolation protocols. We execute large-scale quantum experiments of the dynamics of chains comprising up to 86 emitters on the IBM System Two \texttt{ibm\_basquecountry}. In order to do so, we use 129 total qubits (including ancillas), with the largest circuits contain about 8000 two-qubit gates. To validate these experiments we develop a classical Monte Carlo-Time-Evolving Block-Decimation (MC-TEBD) tensor-network method that incorporates reset operations through stochastic pure-state trajectories, obtaining very good agreement. The approach presented here opens a practical route for utility-scale quantum simulation of dissipative dynamics, enabled by dynamic circuits, targeted error mitigation, and tensor-network validation, and enables to tackle complex dynamics of systems such as quantum emitters in dissipative optical cavities.
- Abstract（参考訳）: オープン量子系は量子光学、凝縮物質、化学の中心であるが、そのシミュレーションは古典的および短期的な量子ハードウェアの両方において困難である。
本研究では、相互作用量子ビットの散逸ダイナミクスを正確に再現するユーティリティスケール量子回路の実装と実行を行う。
我々は、多くの量子ビットの1次元鎖が共通のマルコフ浴に弱結合していると考えている。
システムのマルコフ時間進化は、単一量子ビットと2量子ビットの散逸器を含む、アンシラ支援の散逸チャネルを導入して、集団崩壊を捉えることで、トロッター化進化を通じて実現される。
中間回路測定、条件ゲート、ハードウェア対応トランスパイルは回路深さを著しく減少させる。
さらに、バイアス付きクリフォードデータ回帰(バイアス付きCDR)、均一なクリフォード化ベースラインと様々なゼロノイズ外挿プロトコルよりも優れた誤差緩和戦略を実装した。
我々は,IBM System Two \texttt{ibm\_basquecountry}上で最大86個のエミッタからなる鎖の力学の大規模量子実験を行う。
そのために、129個の全量子ビット(アンシラを含む)を使用し、最大の回路は8000個の2量子ゲートを含む。
これらの実験を検証するために,古典的モンテカルロ時間進化ブロック決定法 (MC-TEBD) を開発した。
ここで提示されたアプローチは、動的回路、ターゲットエラー緩和、テンソルネットワークバリデーションによって実現され、散逸性光学キャビティにおける量子エミッタのようなシステムの複雑なダイナミクスに取り組むことができる、散逸性力学の実用規模の量子シミュレーションのための実用的な方法である。
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