1Centro de Física das Universidades do Minho e do Porto, Braga 4710-057, 葡萄牙
2乌尔姆大学理论物理与 IQST 研究所, Albert-Einstein-Allee 11, Ulm 89081, 德国
3国际伊比利亚纳米技术实验室,Av。 Mestre José Veiga s/n, Braga 4715-330, 葡萄牙
4Laboratorio de Física para Materiais e Tecnologias Emergentes (LaPMET), Universidade do Minho, Braga 4710-057, 葡萄牙
5教育部,米尼奥大学,布拉加 4710-057,葡萄牙
6INESC TEC,信息部,米尼奥大学,布拉加 4710-057,葡萄牙
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抽象
开放量子系统动力学的经典非微扰模拟面临着几个可扩展性问题,即计算量的指数扩展作为模拟时间长度或开放系统大小的函数。在这项工作中,我们建议在量子计算机上使用时间演化密度算子和正交多项式算法 (TEDOPA),我们将其称为量子 TEDOPA (Q-TEDOPA),来模拟线性耦合的开放量子系统的非微扰动力学玻色子环境(连续声子浴)。通过改变哈密顿量的基础,TEDOPA 产生仅具有局部最近邻相互作用的谐振子链,使得该算法适合在具有有限量子位连接的量子设备(例如超导量子处理器)上实现。我们详细分析了 TEDOPA 在量子设备上的实现,并表明对于本工作中考虑的系统的时间演化模拟,可以避免计算资源的指数扩展。我们将所提出的方法应用于 IBMQ 器件上非马尔可夫谐振子环境的中等耦合强度下两个光捕获分子之间的激子传输的模拟。 Q-TEDOPA 的应用涵盖了属于不同领域的微扰技术无法解决的问题,例如量子生物系统的动力学和强相关凝聚态物质系统。
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