論文の概要: Locally optimized variational evolution for quantum many-body systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.20802v1
• Date: Thu, 17 Sep 2026 17:56:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-20 08:55:54.41928
• Title: Locally optimized variational evolution for quantum many-body systems
• Title（参考訳）: 量子多体系に対する局所最適化変分進化
• Abstract要約: 本研究では,グローバルステートの忠実度を局所還元密度行列上で定義されたコスト関数に置き換えることにより,その特徴を生かした変動時間進化の原理を導入する。 結果として生じる進化は、後に熱化によって生じる単純化を生かしながら、コヒーレントな短時間のダイナミクスを保っている。 また, 同じ変動原理は, 局所的なコストの量子的評価と, ショットノイズとハードウェアノイズの両方に頑健な最適化戦略を組み合わせ, 量子古典的な相似性を持つことを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Conventional quantum advantage in many-body dynamics is based on avoiding the simulation cost on a classical computer that arises from the extensive exponential complexity of the global wavefunction. Local observables, however, do not inherit this extensive complexity and may instead be governed by an intrinsic local complexity that is independent of the total system size. This distinction is particularly relevant in thermalising systems, where local observables lose memory of microscopic details and relax towards equilibrium values determined by only a few parameters. Here we introduce a variational time-evolution principle that exploits this distinction by replacing global-state fidelity with a cost function defined on local reduced density matrices. The resulting evolution retains coherent short-time dynamics while exploiting the simplification produced by thermalisation at later times. The concrete algorithm we propose is based on locally optimising matrix-product states and admits closed-form equations of motion analogous to the time-dependent variational principle. We show that the same variational principle has a quantum-classical counterpart, combining quantum evaluation of the local cost with an optimisation strategy robust to both shot and hardware noise. Proof-of-principle implementations on Quantinuum H2 and IBM Heron processors recover the characteristic local dynamics.
• Abstract（参考訳）: 多体力学における従来の量子優位性は、大域波動関数の広範な指数関数的複雑さから生じる古典的コンピュータのシミュレーションコストを回避することに基づいている。 しかし、局所可観測子は、この広範な複雑さを継承せず、代わりにシステム全体のサイズに依存しない固有の局所的な複雑さによって支配される。 この区別は、局所的な観測対象が微視的な詳細の記憶を失い、数個のパラメータで決定される平衡値に向かって緩和する熱分解系において特に重要である。 ここでは,グローバルステートの忠実度を局所還元密度行列上で定義されたコスト関数に置き換えることで,この区別を利用する変動時間進化の原理を導入する。 結果として生じる進化は、後に熱化によって生じる単純化を生かしながら、コヒーレントな短時間のダイナミクスを保っている。 提案する具体的なアルゴリズムは,行列生成状態の局所最適化に基づいて,時間依存性の変動原理に類似した運動の閉形式方程式を許容する。 また, 同じ変動原理は, 局所的なコストの量子的評価と, ショットノイズとハードウェアノイズの両方に頑健な最適化戦略を組み合わせ, 量子古典的な相似性を持つことを示した。 Quantinuum H2 および IBM Heron プロセッサ上でのプリンシプル実装は、特性的局所力学を復元する。

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