المحاكاة الكمومية المركبة

المحاكاة الكمومية المركبة

الطابع الزمني: 14 نوفمبر 2023 الساعة 6:16 صباحًا
المحاكاة الكمومية المركبة لذكاء بيانات PlatoBlockchain. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

ماثيو هاجان1 وناثان ويبي2,3,4

1قسم الفيزياء، جامعة تورنتو، تورونتو، كندا
2قسم علوم الحاسوب، جامعة تورنتو، تورونتو، كندا
3المختبر الوطني لشمال غرب المحيط الهادئ، ريتشلاند وا، الولايات المتحدة الأمريكية
4المعهد الكندي للدراسات المتقدمة، تورونتو، كندا

تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.

ملخص

نقدم في هذه الورقة إطارًا للجمع بين طرق المحاكاة الكمومية المتعددة، مثل صيغ Trotter-Suzuki وQDrift في قناة مركبة واحدة تعتمد على أفكار دمج قديمة لتقليل عدد البوابات. الفكرة المركزية وراء نهجنا هي استخدام نظام التقسيم الذي يخصص مصطلح هاملتون لجزء Trotter أو QDrift من القناة داخل المحاكاة. يتيح لنا ذلك محاكاة المصطلحات الصغيرة ولكن العديدة باستخدام QDrift أثناء محاكاة المصطلحات الأكبر باستخدام صيغة Trotter-Suzuki عالية الترتيب. لقد أثبتنا وجود حدود صارمة على المسافة الماسية بين القناة المركبة وقناة المحاكاة المثالية ونظهر تحت أي ظروف تكون تكلفة تنفيذ القناة المركبة محدودة بشكل غير مقارب بالطرق التي تتكون منها لكل من التقسيم الاحتمالي للمصطلحات والتقسيم الحتمي. أخيرًا، نناقش استراتيجيات تحديد مخططات التقسيم بالإضافة إلى طرق دمج طرق المحاكاة المختلفة في نفس الإطار.

► بيانات BibTeX

ferences المراجع

[1] جيمس دي ويتفيلد، وجاكوب بيامونتي، وألان أسبورو جوزيك. "محاكاة البنية الإلكترونية للهاملتونيين باستخدام الحواسيب الكمومية". الفيزياء الجزيئية 109، 735-750 (2011). رابط: https://​/doi.org/10.1080/00268976.2011.552441.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1080 / 00268976.2011.552441

[2] ستيفن بي جوردان، وكيث إس إم لي، وجون بريسكيل. “خوارزميات الكم لنظريات المجال الكمي”. العلوم 336، 1130-1133 (2012). رابط: https://​/doi.org/10.1126/​science.1217069.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1126 / science.1217069

[3] ماركوس ريهر، وناثان ويبي، وكريستا إم سفور، وديف ويكر، وماتياس تروير. “توضيح آليات التفاعل على أجهزة الكمبيوتر الكمومية”. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم 114، 7555-7560 (2017). رابط: https://​/doi.org/10.1073/​pnas.1619152114.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1619152114

[4] ريان بابوش، دومينيك دبليو بيري، وهارتموت نيفين. “المحاكاة الكمومية لنموذج sachdev-ye-kitaev عن طريق التكعيب غير المتماثل”. فيز. القس أ 99، 040301 (2019).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.040301

[5] يوان سو ، دومينيك دبليو بيري ، ناثان ويب ، نيكولاس روبين ، وريان بابوش. "المحاكاة الكمومية المتسامحة للكيمياء في التكميم الأول". PRX كوانتوم 2 ، 040332 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040332

[6] توماس إي. أوبراين، مايكل ستريف، نيكولاس سي. روبين، رافائيل سانتاغاتي، يوان سو، ويليام ج. بيري، ناثان ويبي، وريان بابوش. “الحساب الكمي الفعال للقوى الجزيئية وتدرجات الطاقة الأخرى”. فيز. القس الدقة. 4, 043210 (2022).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.043210

[7] دوريت أهارونوف وأمنون تاشما. “توليد الحالة الكمومية الأديباتية والمعرفة الإحصائية الصفرية”. في وقائع الندوة السنوية الخامسة والثلاثين ACM حول نظرية الحوسبة. الصفحات 20-29. (2003). رابط: https://​/doi.org/10.1145/780542.780546.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1145 / 780542.780546

[8] دومينيك دبليو بيري، غرايم أهوكاس، ريتشارد كليف، وباري سي ساندرز. “خوارزميات كمومية فعالة لمحاكاة هاميلتونيين متناثرين”. الاتصالات في الفيزياء الرياضية 270، 359-371 (2007). رابط: https://​/doi.org/10.1007/​s00220-006-0150-x.
الشبكي: / / doi.org/ 10.1007 / s00220-006-0150-X

[9] دومينيك دبليو بيري وأندرو إم تشايلدز وريتشارد كليف وروبن كوثاري ورولاندو دي سوما. "محاكاة ديناميات هاميلتونية بسلسلة تايلور مبتورة". فيز. القس ليت. 114 ، 090502 (2015).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.090502

[10] أندرو إم تشايلدز وآرون أوستراندر ويوان سو. "محاكاة كمية أسرع عن طريق التوزيع العشوائي". الكم 3 ، 182 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-09-02-182

[11] غوانغ هاو لو وإسحاق إل تشوانغ. "محاكاة هاميلتونيان بواسطة Qubitization". الكم 3 ، 163 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-07-12-163

[12] غوانغ هاو لو، فاديم كليوتشنيكوف، وناثان ويب. "محاكاة هاميلتونية متعددة المنتجات مكيفة جيدًا" (2019). رابط: https://​/doi.org/10.48550/arXiv.1907.11679.
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.1907.11679

[13] غوانغ هاو لو وناثان ويب. "محاكاة هاميلتونية في صورة التفاعل" (2019). arXiv: 1805.00675.
أرخايف: 1805.00675

[14] إيرل كامبل. “مترجم عشوائي لمحاكاة هاملتون السريعة”. فيز. القس ليت. 123، 070503 (2019).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.123.070503

[15] ناثان ويبي، دومينيك بيري، بيتر هوير، وباري سي ساندرز. “تحليلات ذات ترتيب أعلى لأُسيات المشغل المطلوبة”. مجلة الفيزياء أ: الرياضية والنظرية 43، 065203 (2010).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8113/​43/​6/​065203

[16] أندرو م. تشايلدز ، يوان سو ، مينه سي تران ، ناثان ويب ، وشوشين تشو. "نظرية خطأ الخبب مع مقياس المبدل". فيز. القس X 11 ، 011020 (2021).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011020

[17] دومينيك دبليو بيري ، أندرو إم تشايلدز ، يوان سو ، شين وانغ ، وناثان ويب. "محاكاة هاميلتونية تعتمد على الوقت مع مقياس عادي $ L ^ 1 $". الكم 4 ، 254 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-04-20-254

[18] ديف ويكر، بيلا باور، بريان ك. كلارك، ماثيو ب. هاستينغز، وماتياس تروير. “تقديرات عدد البوابة لأداء كيمياء الكم على أجهزة الكمبيوتر الكمومية الصغيرة”. المراجعة البدنية أ 90 (2014).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / physreva.90.022305

[19] ديفيد بولين، وماثيو بي هاستينغز، وديف ويكر، وناثان ويبي، وأندرو سي دوهرتي، وماتياس تروير. "حجم خطوة الخبب المطلوب لمحاكاة كمية دقيقة لكيمياء الكم" (2014). رابط: https://​/doi.org/10.48550/​arXiv.1406.4920.
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.1406.4920

[20] إيان دي كيفليشان، وكريستوفر إي جرانيد، وناثان ويبي. "تقدير المرحلة مع هاميلتونيين عشوائيين" (2019). أرخايف:1907.10070.
أرخايف: 1907.10070

[21] أبهيشيك راجبوت، أليساندرو روجيرو، وناثان ويبي. “الطرق الهجينة للمحاكاة الكمومية في صورة التفاعل”. الكم 6، 780 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-08-17-780

[22] ينجكاي أويانغ، ديفيد ر. وايت، وإيرل تي كامبل. “التجميع عن طريق تناثر هاميلتون العشوائي”. الكم 4، 235 (2020).
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2020-02-27-235

[23] شي جين وXiantao لي. "خوارزمية خبب عشوائية جزئيًا لمحاكاة هاميلتون الكمومية" (2021). عنوان URL: https://​/doi.org/10.48550/​arXiv.2109.07987.
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.2109.07987

[24] رايان بابوش ، وناثان ويب ، وجارود ماكلين ، وجيمس ماكلين ، وهارتموت نيفين ، وجارنيت كين-ليك تشان. "المحاكاة الكمومية منخفضة العمق للمواد". فيز. القس X 8 ، 011044 (2018).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.011044

[25] ماسو سوزوكي. “التحلل الكسري للمشغلين الأسيين مع تطبيقات على نظريات العديد من الأجسام ومحاكاة مونت كارلو”. رسائل الفيزياء أ 146، 319-323 (1990).
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0375-9601(90)90962-N

[26] أندرو إم تشايلدز وناثان ويبي. "محاكاة هاميلتون باستخدام مجموعات خطية من العمليات الوحدوية" (2012). رابط: https://​/doi.org/10.26421/​QIC12.11-12.
الشبكي: / / doi.org/ 10.26421 / QIC12.11-12

[27] بول ك. فايرمان، ومارك ستيدنر، وريتشارد كوينج، وماريا كيفيروفا، وجينس آيزرت. "العشوائية لصيغ المنتجات المتعددة لتحسين محاكاة هاميلتون" (2021). عنوان url: https://​/ui.adsabs.harvard.edu/​link_gateway/​2022Quant…6..806F/​doi:10.48550/arXiv.2101.07808.
https:/​/​ui.adsabs.harvard.edu/​link_gateway/​2022Quant…6..806F/​doi:10.48550/​arXiv.2101.07808

[28] دومينيك دبليو بيري ، أندرو إم تشايلدز ، وروبن كوثاري. "محاكاة هاميلتونية مع الاعتماد الأمثل تقريبًا على جميع المعلمات". في عام 2015 ، ندوة IEEE 56 السنوية حول أسس علوم الكمبيوتر. الصفحات 792-809. (2015).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / FOCS.2015.54

[29] تشي فانغ تشين، هسين يوان هوانغ، ريتشارد كوينج، وجويل أ. تروب. "التركيز لصيغ المنتجات العشوائية". بي آر إكس كوانتوم 2 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / prxquantum.2.040305

دليلنا يستخدم من قبل

[1] ألكساندر إم. دالزيل، سام مكاردل، ماريو بيرتا، برزيميسلاف بينياس، تشي-فانغ تشين، أندراس جيلين، كونور تي. هان، مايكل جيه. كاستوريانو، إميل تي. خبيبولين، ألكسندر كوبيكا، جرانت سالتون، سامسون وانغ، و فرناندو جي إس إل برانداو، "خوارزميات الكم: دراسة استقصائية للتطبيقات والتعقيدات الشاملة"، أرخايف: 2310.03011, (2023).

[2] إتيان جرانيت وهنريك دراير، “ديناميكيات هاملتونية مستمرة على أجهزة الكمبيوتر الكمومية الرقمية الصاخبة دون خطأ تروتر”، أرخايف: 2308.03694, (2023).

[3] ألمودينا كاريرا فاسكيز ، دانيال ج.إيجر ، ديفيد أوشسنر ، وستيفان وورنر ، "صيغ متعددة المنتجات جيدة التكييف لمحاكاة هاملتونية الملائمة للأجهزة" ، الكم 7 ، 1067 (2023).

[4] ماثيو بوكرنيك، ماثيو هاجان، خوان كاراسكيلا، دفيرا سيجال، وناثان ويبي، "صيغ منتجات QDrift المركبة للمحاكاة الكمومية والكلاسيكية في الوقت الحقيقي والتخيلي"، أرخايف: 2306.16572, (2023).

[5] نيكولاس إتش ستاير ، كريستيان إل كورتيس ، روبرت إم باريش ، جيفري كوهن ، وماريو موتا ، "بروتوكول كريلوف الكمومي العشوائي مع هاميلتونيين مزدوج العوامل" ، Physical Review A 107 3، 032414 (2023).

[6] جومارو ريندون، وجاكوب واتكينز، وناثان ويبي، "تحسين دقة محاكاة تروتر باستخدام استيفاء تشيبيشيف"، أرخايف: 2212.14144, (2022).

[7] Zhicheng Zhang ، و Qisheng Wang ، و Mingsheng Ying ، "خوارزمية الكم الموازية لمحاكاة هاميلتونيان" ، أرخايف: 2105.11889, (2021).

[8] ماكسيميليان أمسلر، بيتر ديجلمان، ماتياس ديجروت، مايكل بي كايشر، ماثيو كيسر، مايكل كون، تشاندان كومار، أندرياس ماير، جورجي سامسونيدز، آنا شرودر، مايكل ستريف، دافيد فودولا، وكريستوفر ويفر، “الكم المعزز الكمي”. مونت كارلو: وجهة نظر صناعية”. أرخايف: 2301.11838, (2023).

[9] علي رضا تافانفار، س. عليبور، وأ.ت. رزاخاني، “هل تولد ميكانيكا الكم نظريات كمية أكبر وأكثر تعقيدًا؟ قضية نظرية الكم المتمركزة حول الخبرة والتفاعل بين نظريات الكم “ أرخايف: 2308.02630, (2023).

[10] Pei Zeng و Jinzhao Sun و Liang Jiang و Qi Zhao، "محاكاة هاميلتونية بسيطة وعالية الدقة عن طريق تعويض خطأ تروتر بمزيج خطي من العمليات الوحدوية"، أرخايف: 2212.04566, (2022).

[11] أوريل كيس ، وميشيل غروسي ، وأليساندرو روجيرو ، "أهمية أخذ العينات لمحاكاة الكم العشوائي" ، الكم 7 ، 977 (2023).

[12] ليا م. ترينكوالدر، إليانور سكري، توماس إي. أوبراين، وفيدران دونجكو، "تجميع محاكاة هاميلتون لصيغة المنتج عبر التعلم المعزز"، أرخايف: 2311.04285, (2023).

الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2023-11-14 11:17:33). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.

لا يمكن أن تجلب استشهد تبادل البيانات أثناء آخر محاولة 2023-11-14 11:17:32: لا يمكن جلب البيانات المستشهد بها من 10.22331 / q-2023-11-14-1181 من Crossref. هذا أمر طبيعي إذا تم تسجيل DOI مؤخرًا.

نشرت هذه الورقة في الكم تحت نسبة المشاع الإبداعي 4.0 الدولية (CC BY 4.0) رخصة. يظل حقوق الطبع والنشر مع مالكي حقوق الطبع والنشر الأصليين مثل المؤلفين أو مؤسساتهم.

الطابع الزمني:

اكثر من مجلة الكم