論文の概要: A Quantum Algorithm for Simulating Nonunitary Dynamics Governed by Nonautonomous Linear Ordinary Differential Equations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.29052v2
• Date: Wed, 03 Jun 2026 01:45:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-06 06:55:34.585982
• Title: A Quantum Algorithm for Simulating Nonunitary Dynamics Governed by Nonautonomous Linear Ordinary Differential Equations
• Title（参考訳）: 非自明な線形微分方程式による非単項ダイナミクスの量子アルゴリズム
• Authors: Pouya Khazaei, Eitan Geva,
• Abstract要約: 明示的な非単位プロパゲータの事前知識を必要としない量子アルゴリズムを提案する。 本アルゴリズムは特異値分解を用いた拡張スキームを組み合わせることで,非単体プロパゲータをユニタリの和として記述する。
• 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: Nonautonomous linear ordinary differential equations of the form $\dot{v}(t) = A(t)\, v(t)$, where $A(t)$ is non-skew-symmetric, are often used to describe nonunitary dynamics in a variety of fields that range from open quantum system dynamics to economic modeling. Because quantum computing hardware is designed to natively implement unitary transformations, existing algorithms for solving such equations on quantum hardware are based on the assumption that the nonunitary propagator is known, and use dilation techniques to embed the nonunitary dynamics within the unitary dynamics of a larger system. However, with the exception of cases where the nonunitary propagator is known in closed form, it needs to be calculated and manipulated on a classical computer at each time step. In this paper, we propose a quantum algorithm that does not require a priori knowledge of the explicit nonunitary propagator and effectively performs the dilation on the quantum hardware. Our algorithm combines a dilation scheme that uses singular value decomposition (SVD) to write the nonunitary propagator as a sum of unitaries with simulating the dynamics of the SVD factors on the quantum hardware. The population-only time-convolutionless quantum master equation describing photoinduced charge transfer in a solvated molecular triad is used as a demonstrative example of the applicability of the algorithm and its sensitivity to noise.
• Abstract（参考訳）: 非自明な線型常微分方程式 $\dot{v}(t) = A(t)\, v(t)$, where $A(t)$ is non-skew-symmetric, is often to describe nonunitary dynamics in various fields that range from open quantum system dynamics to economic modeling。 量子コンピューティングハードウェアは、ユニタリ変換をネイティブに実装するように設計されているため、量子ハードウェア上でそのような方程式を解く既存のアルゴリズムは、非ユニタリプロパゲータが知られているという仮定に基づいており、拡張技術を用いて、より大きなシステムのユニタリ力学に非ユニタリダイナミクスを埋め込む。 しかし、非単体プロパゲータがクローズドな形で知られている場合を除いて、各ステップで古典的なコンピュータ上で計算・操作する必要がある。 本稿では,明示的な非単位プロパゲータの事前知識を必要としない量子アルゴリズムを提案する。 本アルゴリズムは, 特異値分解(SVD)を用いて, 非単体プロパゲータをユニタリの和として記述し, 量子ハードウェア上のSVD因子のダイナミクスをシミュレートする拡張スキームを組み合わせる。 解離分子三位子における光誘起電荷移動を記述した集団のみの時間畳み込み量子マスター方程式は、アルゴリズムの適用性とノイズに対する感度の実証的な例として用いられる。

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