論文の概要: Tensor-Network-Based Distributed Quantum Dynamics on Independent Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.11579v1
- Date: Wed, 10 Jun 2026 02:13:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-11 16:42:38.252341
- Title: Tensor-Network-Based Distributed Quantum Dynamics on Independent Quantum Computers
- Title（参考訳）: テンソルネットワークに基づく独立量子コンピュータ上の分散量子ダイナミクス
- Authors: Anurag Dwivedi, Melissa C. Revelle, Daniel S. Lobser, Brian K. McFarland, Edward C. Tortorici, Christopher G. Yale, Susan M. Clark, Philip Richerme, Srinivasan S. Iyengar,
- Abstract要約: 本稿では, 分散量子コンピューティングシミュレーションのためのテンソルネットワークに基づく化学波束力学のアプローチを提案する。
結果として得られる形式主義は、テンソル-ネットワーク分解、一様制御量子回路、非同期分散量子コンピューティングの直接的な接続を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: We present an approach based on tensor networks for distributed quantum computing simulation of chemical wavepacket dynamics in a continuous variable representation. The central idea is that the tensor-network representation of the multidimensional time-evolution operator naturally induces an elevated Hilbert space where the dynamics decomposes into a set of independent lower-dimensional propagations. This transformation converts an entangled quantum evolution into a set of parallel computational tasks that can be executed asynchronously across heterogeneous quantum and classical computing architectures. The resulting formalism establishes a direct connection between tensor-network decompositions, uniformly controlled quantum circuits, and asynchronous distributed quantum computing. The approach is developed with a goal towards hybrid quantum/classical implementation, and is appropriate for a general heterogeneous mixture of quantum hardware systems. The experimental realization of the asynchronously distributed quantum processes that arise from the tensor-network decomposition are carried out on the Sandia National Laboratories' trapped-ion quantum computer, where the circuits are compiled using native partial-entangling $XX(θ)$ gates, reducing the expected two-qubit gate infidelity by more than 30\% relative to conventional fully entangling decompositions. We demonstrate the methodology by quantum computing the vibrational spectra of a small protonated water cluster that shows critical quantum nuclear behavior. Such water cluster systems have been found to be challenging for experimental action spectroscopy and for theory, and here, for the first time, we provide results for vibrational spectroscopy that are in agreement with the respective classical results to within 4cm$^{-1}$, thus allowing for the potential for spectroscopic accuracy from quantum computations.
- Abstract（参考訳）: 本稿では, 分散量子コンピューティングシミュレーションのためのテンソルネットワークに基づく連続変数表現における化学ウェーブパケットダイナミクスのアプローチを提案する。
中心的な考え方は、多次元時間進化作用素のテンソル・ネットワーク表現は自然にヒルベルト空間を誘導し、力学は独立な低次元の伝播の集合に分解するということである。
この変換は、絡み合った量子進化を並列計算タスクの集合に変換し、異種量子および古典計算アーキテクチャで非同期に実行できる。
結果として得られる形式主義は、テンソル-ネットワーク分解、一様制御量子回路、非同期分散量子コンピューティングの直接的な接続を確立する。
このアプローチは、ハイブリッド量子/古典的実装を目標として開発され、量子ハードウェアシステムの一般的な異種混合に適している。
テンソル・ネットワーク分解から生じる非同期分散量子過程の実験的実現は、サンディア国立研究所のトラップイオン量子コンピュータで行われ、回路はネイティブな部分エンタングリング$XX(θ)$ゲートを用いてコンパイルされ、従来の完全エンタングリング分解と比較して期待される2ビットゲート不忠実度を30倍以上削減する。
臨界量子核の挙動を示す小型プロトン化水クラスターの振動スペクトルを量子計算により示す。
このような水クラスター系は、実験的な行動分光法や理論において困難であることが分かっており、ここでは、各古典的な結果と一致する振動分光法を4cm$^{-1}$以内で提供することにより、量子計算による分光精度の可能性を秘めている。
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