論文の概要: Simulating the Dynamics of Markovian Quantum Processes by Quantum Collision Models on Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.27856v1
• Date: Fri, 26 Jun 2026 08:53:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-29 18:24:25.43495
• Title: Simulating the Dynamics of Markovian Quantum Processes by Quantum Collision Models on Quantum Computers
• Title（参考訳）: 量子コンピュータ上での量子衝突モデルによるマルコフ量子過程のダイナミクスのシミュレーション
• Abstract要約: 我々はマルコフ量子過程の局所的および非局所的な散逸を量子コンピュータ上で実験的にシミュレートした。 ハードウェア固有のアンシラ戦略を用いることで,最大7つのシステムキュービット,合計13キュービット,40タイムステップのシミュレーションを実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2862248451850367
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Hamiltonian dynamics have been widely implemented on noisy intermediate-scale quantum devices in recent years. In contrast, experimental demonstrations of Markovian quantum dynamics remain limited, because implementing nonunitary evolution on quantum computers is challenging. Quantum collision models provide a natural approach to this problem by coupling the system to ancillas to realize dissipation. However, previous implementations of quantum collision models on quantum computers have typically been restricted to one or two system qubits and fewer than 12 time steps, owing to noise, circuit depth, the overhead of ancilla reset, and limited qubit resources. In this work, we experimentally simulate Markovian quantum processes with local and nonlocal dissipation on both trapped-ion and superconducting quantum computers. By employing hardware-specific ancilla strategies, we realize simulations with up to seven system qubits, corresponding to 13 qubits in total, and 40 time steps. Our results demonstrate that, even for the same physical model, the optimal implementation strategy depends strongly on the hardware characteristics of the quantum computer.
• Abstract（参考訳）: 近年、ハミルトン力学はノイズの多い中間スケールの量子デバイスに広く実装されている。 対照的に、マルコフ量子力学の実験的な実証は、量子コンピュータに非単体進化を実装することは難しいため、限定的のままである。 量子衝突モデルは、システムとアシラを結合して散逸を実現することにより、この問題に対する自然なアプローチを提供する。 しかしながら、量子コンピュータにおける従来の量子衝突モデルの実装は、ノイズ、回路深さ、アンシラリセットのオーバーヘッド、および限られたキュービット資源のために、1つか2つのシステム量子ビットに制限され、12時間未満のステップに制限されていた。 本研究では,マルコフ量子過程の局所的および非局所的散逸をトラップイオンおよび超伝導量子コンピュータ上で実験的にシミュレートする。 ハードウェア固有のアンシラ戦略を用いることで,最大7つのシステムキュービット,合計13キュービット,40タイムステップのシミュレーションを実現する。 その結果、同じ物理モデルであっても、最適な実装戦略は量子コンピュータのハードウェア特性に強く依存することが示された。

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