1Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie, CNRS/IN2P3, 38026 Grenoble, France
2Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.
چکیده
ما امکان افزودن پتانسیل جذب پیچیده در مرزها را هنگام حل تکامل شرودینگر بلادرنگ یک بعدی در یک شبکه با استفاده از یک کامپیوتر کوانتومی با یک الگوریتم کاملا کوانتومی که در یک ثبات کیوبیت $n$ توضیح داده شده است، بررسی میکنیم. با توجه به پتانسیل پیچیده، تکامل انتشار زمان واقعی و خیالی را با هم ترکیب میکند و تابع موج میتواند به طور بالقوه در طول انتشار زمان جذب شود. ما از الگوریتم کوانتومی اتساع برای درمان تکامل زمان خیالی به موازات انتشار بلادرنگ استفاده میکنیم. این روش دارای مزیت استفاده از تنها یک کیوبیت مخزن در یک زمان است که با احتمال موفقیت مشخصی برای اجرای تکامل زمان خیالی مورد نظر اندازه گیری می شود. ما یک نسخه خاص برای روش اتساع پیشنهاد میکنیم که در آن احتمال موفقیت مستقیماً با هنجار فیزیکی حالت جذب مداوم در حال تکامل روی مش مرتبط است. ما انتظار داریم که نسخه پیشنهادی این مزیت را داشته باشد که احتمال موفقیت بالایی در اکثر موقعیتهای فیزیکی حفظ میشود. کاربردهای این روش بر روی توابع موج تک بعدی در حال تکامل روی یک مش ساخته شده است. نتایج به دست آمده در یک کامپیوتر کوانتومی با نتایج به دست آمده در یک کامپیوتر کلاسیک یکسان است. ما در نهایت یک بحث مفصل در مورد پیچیدگی اجرای ماتریس اتساع ارائه می دهیم. به دلیل ماهیت محلی پتانسیل، برای $n$ کیوبیت، ماتریس اتساع فقط به $2^n$ CNOT و $2^n$ چرخش واحد برای هر مرحله زمانی نیاز دارد، در حالی که به ترتیب $4^{n+ نیاز دارد. 1}$ C-NOT دروازهها برای پیادهسازی آن با استفاده از شناختهشدهترین الگوریتم برای ماتریسهای واحد عمومی.
► داده های BibTeX
◄ مراجع
[1] A. Smith، M. Kim، F. Pollmann، و J. Knolle، شبیه سازی دینامیک چند جسمی کوانتومی در یک کامپیوتر کوانتومی دیجیتال فعلی، npj Quantum Inf 5، 1 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0217-0
[2] B. Fauseweh و J.-X. Zhu، شبیهسازی کوانتومی دیجیتال سیستمهای چند جسمی کوانتومی غیرتعادلی، Quantum Inf. روند. 20, 138 (2021).
https://doi.org/10.1007/s11128-021-03079-z
[3] A. Macridin، و همکاران. محاسبات کوانتومی دیجیتال سیستمهای برهمکنش فرمیون-بوزون، فیزیک. Rev. A 98, 042312 (2018).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.98.042312
[4] SP Jordan، KS Lee، و J. Preskill، الگوریتمهای کوانتومی برای نظریههای میدان کوانتومی، Science 336، 1130 (2012).
https://doi.org/10.1126/science.1217069
[5] Z. Meng و Y. Yang محاسبات کوانتومی دینامیک سیالات با استفاده از معادله شرودینگر هیدرودینامیکی، تحقیقات بررسی فیزیکی 5، 033182 (2023).
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.5.033182
[6] K. Bharti و همکاران، الگوریتمهای کوانتومی مقیاس متوسط نویز (NISQ)، Rev. Mod. فیزیک 94, 015004 (2022).
https://doi.org/10.1103/RevModPhys.94.015004
[7] M. Motta، C. Sun، ATK Tan، MJ O'Rourke، E. Ye، AJ Minnich، FGSL Brandao، و GK-L. چان، تعیین حالتهای ویژه و حالتهای حرارتی در یک کامپیوتر کوانتومی با استفاده از تکامل زمان خیالی کوانتومی، فیزیک طبیعت 16، 205 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41567-019-0704-4
[8] S. McArdle، T. Jones، S. Endo، Y. Li، SC Benjamin و X. Yuan، شبیهسازی کوانتومی مبتنی بر ansatz متغیر از تکامل زمان خیالی، npj Quantum Information 5 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0187-2
[9] N. Gomes، F. Zhang، NF Berthusen، C.-Z. وانگ، K.-M. Ho، PP Orth، و Y. Yao، الگوریتم تکامل زمان خیالی کوانتومی گامبهگام ادغام کارآمد برای شیمی کوانتومی، مجله نظریه و محاسبات شیمی 16، 6256 (2020).
https://doi.org/10.1021/acs.jctc.0c00666
[10] Fabian Langkabel و Annika Bande، الگوریتم محاسبات کوانتومی برای دینامیک الکترونی دقیق لیزر محور در مولکول ها، J. Chem. محاسبات تئوری. 18, 12, 7082 (2022).
https://doi.org/10.1021/acs.jctc.2c00878
[11] مارچلو بندتی، ماتیا فیورنتینی و مایکل لوباش، الگوریتمهای کوانتومی تغییرات کارآمد سختافزار برای تکامل زمان، فیزیک. Rev. Research 3, 033083 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.033083
[12] Xiao Yuan، Suguru Endo، Qi Zhao، Ying Li، Simon Benjamin، نظریه شبیهسازی کوانتومی تغییرات، Quantum 3، 191 (2019).
https://doi.org/10.22331/q-2019-10-07-191
[13] S. Endo، J. Sun، Y. Li، SC Benjamin و X. Yuan، شبیه سازی کوانتومی متغیر فرآیندهای عمومی، فیزیک. کشیش لِت 125, 010501 (2020).
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.010501
[14] R. Sweke، I. Sinayskiy، D. Bernard، و F. Petruccione، شبیه سازی جهانی سیستم های کوانتومی باز مارکوویی، فیزیک. Rev. A 91, 062308 (2015).
https://doi.org/10.1103/physreva.91.062308
[15] R. Sweke، M. Sanz، I. Sinayskiy، F. Petruccione و E. Solano، شبیهسازی کوانتومی دیجیتال دینامیک غیرمارکوینی چند جسمی، فیزیک. Rev. A 94, 022317 (2016).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.94.022317
[16] C. Sparrow، E. Martín-López، N. Maraviglia، A. Neville، C. Harrold، J. Carolan، YN Joglekar، T. Hashimoto، N. Matsuda، JL OBrien، DP Tew، و A. Laing، شبیه سازی دینامیک کوانتومی ارتعاشی مولکول ها با استفاده از فوتونیک، Nature 557، 660 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0152-9
[17] Z. Hu، R. Xia و S. Kais، یک الگوریتم کوانتومی برای تکامل دینامیک کوانتومی باز در دستگاههای محاسباتی کوانتومی، گزارشهای علمی 10 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41598-020-60321-x
[18] K. Head-Marsden, S. Krastanov, DA Mazziotti, and P. Narang, Capturing non-markovian dynamics on short-term quantum computers, Phys. Rev. Research 3, 013182 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.3.013182
[19] Z. Hu، K. Head-Marsden، DA Mazziotti، P. Narang، و S. Kais، یک الگوریتم کوانتومی عمومی برای دینامیک کوانتومی باز نشان داده شده با مجتمع Fenna-Matthews-Olson، Quantum 6، 726 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-05-30-726
[20] F. Turro، A. Roggero، V. Amitrano، P. Luchi، KA Wendt، JL Dubois، S. Quaglioni، و F. Pederiva، انتشار زمان خیالی روی یک تراشه کوانتومی، فیزیک. Rev. A 105, 022440 (2022).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.105.022440
[21] S.-H. Lin, R. Dilip, AG Green, A. Smith, and F. Pollmann, تکامل در زمان واقعی و خیالی با مدارهای کوانتومی فشرده, PRX Quantum 2, 010342 (2021).
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.010342
[22] تی لیو، جی.-جی. لیو، و اچ. فن، دروازه غیر واحدی احتمالی در تکامل زمان خیالی، کوانتوم Inf. روند. 20, 204 (2021).
https://doi.org/10.1007/s11128-021-03145-6
[23] تایچی کوسوگی، یوسوکه نیشیا، هیروفومی نیشی، و یو-ایچیرو ماتسوشیتا، تکامل در زمان خیالی با استفاده از تکامل زمان واقعی رو به جلو و عقب با یک حلقه تک: الگوریتم حل ویژه کوانتیزه شده برای شیمی کوانتومی، فیزیک. Rev. Research 4, 033121 (2022).
https://doi.org/10.1103/PhysRevResearch.4.033121
[24] AW Schlimgen، Kade Head-Marsden، LeeAnn M. Sager-Smith، Prineha Narang، و David A. Mazziotti آماده سازی حالت کوانتومی و تکامل غیر واحد با عملگرهای مورب، فیزیک. Rev. A 106, 022414 (2022).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.106.022414
[25] S. Wei، H. Li و G. Long یک حل ویژه کوانتومی کامل برای شبیه سازی های شیمی کوانتومی. تحقیق، 2020، (2020).
https://doi.org/10.34133/2020/1486935
[26] AM Childs و N. Wiebe، شبیه سازی همیلتونی با استفاده از ترکیب خطی عملیات واحد، کوانت. Inf. و Comp. 12, 901 (2012).
https://doi.org/10.26421/QIC12.11-12
[27] بروس ام. بوقوسیان، واشنگتن تیلور، شبیه سازی مکانیک کوانتومی در کامپیوتر کوانتومی، 30 (1998).
[28] G. Benenti و G. Strini، شبیه سازی کوانتومی معادله شرودینگر تک ذره، Am. J. Phys. 76، 657-663 (2008).
https://doi.org/10.1119/1.2894532
[29] AM Childs، J. Leng، T. Li، JP Liu، C. Zhang، شبیهسازی کوانتومی دینامیک فضای واقعی، Quantum 6، 860 (2022).
https://doi.org/10.22331/q-2022-11-17-860
[30] D. Neuhauser، M. Baer، معادله شرودینگر وابسته به زمان: کاربرد شرایط مرزی جذب، J. Chem. فیزیک 90 4351 (1988).
https://doi.org/10.1063/1.456646
[31] A. Vibok، B. Balint-Kurti، پارامترسازی پتانسیل های جذب پیچیده برای دینامیک کوانتومی وابسته به زمان، J. Phys. شیمی. 96, 8712 (1992).
https://doi.org/10.1021/j100201a012
[32] تی. سیدمن، دبلیو اچ میلر. احتمالات واکنش مکانیکی کوانتومی از طریق یک متغیر گسسته بازنمایی-جذب شرایط مرزی تابع گرین، J. Chem. فیزیک 97، 2499 (1992).
https://doi.org/10.1063/1.463088
[33] UV Riss، HD. مایر، محاسبه انرژی ها و عرض های تشدید با استفاده از روش پتانسیل جذب پیچیده، J. Phys. B 26, 4503 (1993).
https://doi.org/10.1088/0953-4075/26/23/021
[34] M. Mangin-Brinet، J. Carbonell و C. Gignoux، شرایط مرزی دقیق در فاصله محدود برای معادله شرودینگر وابسته به زمان، Phys. Rev. A 57, 3245 (1998).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.57.3245
[35] X. Antoine، C. Besse، طرحهای گسستهسازی پایدار بدون قید و شرط شرایط مرزی غیر منعکس کننده برای معادله شرودینگر یک بعدی، J. Comput. Phys 188, 157 (2003).
https://doi.org/10.1016/S0021-9991(03)00159-1
[36] X. Antoine، A. Arnold، C. Besse، M. Ehrhardt، A. Schädle. مروری بر تکنیکهای شرایط مرزی شفاف و مصنوعی برای معادلات شرودینگر خطی و غیرخطی، Commun. محاسبه کنید. Phys 4 729 (2008).
https://api.semanticscholar.org/CorpusID:28831216
[37] هانس هون سانگ چان و ریچارد مایستر و تایسون جونز و دیوید پی تیو و سایمون سی بنجامین، روشهای مبتنی بر شبکه برای شبیهسازی شیمی در یک کامپیوتر کوانتومی، Science Advances 9، eabo7484 (2023).
https://doi.org/10.1126/sciadv.abo7484
[38] HF Trotter، در مورد محصول نیمه گروه های اپراتورها، Proc. صبح. ریاضی. Soc. 10, 545 (1959).
https://doi.org/10.1090/S0002-9939-1959-0108732-6
[39] M. سوزوکی، فرمولهای تجزیه عملگرهای نمایی و نمایی دروغ با برخی کاربردها در مکانیک کوانتومی و فیزیک آماری، J. Math. فیزیک (NY) 26, 601 (1985).
https://doi.org/10.1063/1.526596
[40] مایکل ای. نیلسن و آیزاک ال. چوانگ. محاسبات کوانتومی و اطلاعات کوانتومی، انتشارات دانشگاه کمبریج، کمبریج. نیویورک، ویرایش 10 سالگرد، 2010.
https://doi.org/10.1017/CBO9780511976667
[41] T. Ayral، P. Besserve، D. Lacroix and A. Ruiz Guzman، محاسبات کوانتومی با و برای فیزیک بدن های متعدد، Eur. فیزیک J. A 59 (2023).
https://doi.org/10.1140/epja/s10050-023-01141-1
[42] تیم توسعه Qiskit، Qiskit: یک چارچوب منبع باز برای محاسبات کوانتومی، (2021). Qiskit: یک چارچوب منبع باز برای محاسبات کوانتومی، (2021).
https://doi.org/10.5281/zenodo.2573505
[43] R. Kosloff and D. Kosloff, Absorbing Boundaries for Wave Propagation Problems, J. of Comp. فیزیک 63, 363-376 (1986).
https://doi.org/10.1016/0021-9991(86)90199-3
[44] MD Feit، J. Fleck، Jr.، A. اشتایگر، حل معادله شرودینگر با روش طیفی، J. Comput.Phys. 47, 412 (1982).
https://doi.org/10.1016/0021-9991(82)90091-2
[45] N. Balakrishnan، C. Kalyanaraman، N. Sathyamurthy، رویکرد مکانیکی کوانتومی وابسته به زمان برای پراکندگی واکنشی و فرآیندهای مرتبط، فیزیک. Rep. 280, 79 (1997).
https://doi.org/10.1016/S0370-1573(96)00025-7
[46] AM Krol، K. Mesman، A. Sarkar، M. Moller، Z. Al-Ars، تجزیه کارآمد ماتریس های واحد در کامپایلرهای مدار کوانتومی، Appl. علمی 12, 759 (2022).
https://doi.org/10.3390/app12020759
[47] Anthony W. Schlimgen، Kade Head-Marsden، LeeAnn M. Sager-Smith، Prineha Narang و David A. Mazziotti، آماده سازی حالت کوانتومی و تکامل غیر واحد با عملگرهای مورب، فیزیک. Rev. A 106, 022414 (2022).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.106.022414
[48] V. Shende، S. Bullock، و I. Markov، سنتز مدارهای منطقی کوانتومی، IEEE Trans. محاسبه کنید. به دس کمک کرد. یکپارچه سازی. سیستم مدار. 25, 1000 (2006).
https://doi.org/10.1109/TCAD.2005.855930
[49] RR Tucci یک کامپایلر کوانتومی ابتدایی، ویرایش دوم، quant-ph/2.
https://doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/9902062
arXiv:quant-ph/9902062
[50] M. Mottonen و همکاران، مدارهای کوانتومی برای دروازه های چند کیوبیتی عمومی، Phys. کشیش لِت 93, 130502, 2004.
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.130502
[51] M. Mottonen and J. Vartiainen, Decompositions of general quantum gates, Ch. 7 در Trends in Quantum Computing Research (Nova Publishers, New York)، 2006. arXiv:quant-ph/0504100.
https://doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0504100
arXiv:quant-ph/0504100
[52] N. Michel and M. Ploszajczak, Gamow Shell Model: The Unified Theory of Nuclear Structure and Reactions, Lecture Notes in Physics, 983 (2021).
https://doi.org/10.1007/978-3-030-69356-5
ذکر شده توسط
واکشی نشد داده های استناد شده متقاطع در آخرین تلاش 2024-04-08 16:21:53: داده های استناد شده برای 10.22331/q-2024-04-08-1311 از Crossref دریافت نشد. اگر DOI اخیراً ثبت شده باشد، طبیعی است. بر SAO/NASA Ads هیچ داده ای در مورد استناد به آثار یافت نشد (آخرین تلاش 2024-04-08 16:21:53).
این مقاله در Quantum تحت عنوان منتشر شده است Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) مجوز. حق چاپ نزد دارندگان حق چاپ اصلی مانند نویسندگان یا مؤسسات آنها باقی می ماند.
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-04-08-1311/