劳伦斯伯克利国家实验室计算研究部,伯克利,加利福尼亚州 94720,美国
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抽象
新兴的量子硬件为量子模拟提供了新的可能性。虽然大部分研究都集中在模拟封闭的量子系统,但现实世界的量子系统大多是开放的。因此,开发能够有效模拟开放量子系统的量子算法至关重要。在这里,我们提出了一种自适应变分量子算法,用于模拟 Lindblad 方程描述的开放量子系统动力学。该算法旨在通过动态添加算子并保持模拟精度来构建资源高效的 ansatze。我们在无噪声模拟器和 IBM 量子处理器上验证了我们的算法的有效性,并观察到与精确解的良好定量和定性一致性。我们还研究了所需资源随系统规模和准确性的扩展,并找到多项式行为。我们的结果表明,不久的将来量子处理器能够模拟开放量子系统。
热门摘要
在我们的工作中,我们提出了一种使用依赖时间的自适应变分方法来模拟开放量子系统动力学的紧凑方法。所提出的算法通过动态添加算子来构建资源高效的 ansätze,同时保持模拟精度,为现有算法提供 NISQ 友好(噪声中尺度量子)替代方案。我们在无噪声模拟器和实际的 IBM 量子处理器上测试了该算法,结果与精确解表现出良好的一致性。此外,我们还证明了必要的资源随着系统规模和精度的增加而合理扩展。
我们的结果表明,不久的将来量子处理器能够模拟开放量子系统。随着量子硬件的不断改进,我们预计我们的算法将为 NISQ 时代开放量子系统的实际模拟开辟新途径。
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