Markov Process Simulation with Quantum Computer
本文提出了一种用量子计算机模拟马尔可夫过程的新方法。本文的主要目的是展示量子计算在随机过程分析领域的一个特殊应用。使用量子计算机，这个过程可以叠加，其中马尔可夫链的随机变量由纠缠量子比特状态表示，这为同时拥有所有可能的场景提供了很好的机会。
2018-06-18 quant-ph
Simulation of finite state machines in a quantum computer
给出了一种在量子计算机上以节省空间的方式模拟任何确定性有限状态机（FSM）的构造。通过构造长度为K或更小的输入字符串的叠加，可以询问关于FSM的问题，例如到达特定节点的输入，并且可以使用诸如Grover的搜索算法找到答案。这对量子计算机用于软件验证的最终效用有影响。
1998-07-09 quant-ph
Simulation of Many-Body Fermi Systems on a Universal Quantum Computer
我们提供了一个通用的量子计算机上模拟多体费米系统的快速算法。第一和第二量化的描述被认为是，并在每种情况下确定的相对计算复杂度。为了用第一量子化的哈密顿量来容纳费米子，给出了一种有效的反对称化量子算法。最后，详细讨论了哈伯德模型的模拟。
1997-03-28 quant-ph
Simulation of Lennard-Jones Potential on a Quantum Computer
由于时间复杂性，时间动力学物理问题的模拟一直是经典计算机面临的挑战。为了证明量子计算机在这一领域相对于经典计算机的优势，我们模拟了一个半经验模型，其中两个中性粒子在一维系统中通过Lennard-Jones势相互作用。我们在IBM量子体验平台上使用5量子位真实设备实现了上述场景。我们构造了哈密顿量，然后利用从哈密顿量得到的时间演化幺正矩阵将其有效地映射到量子门上的量子算符。我们验证了从QASM模拟器收集的结果，并将其与5量子位真实芯片ibmqx 2的结果进行比较。
2021-01-22 quant-ph
Efficient Simulation of Quantum Systems by Quantum Computers
我们证明了量子力学多粒子系统的波函数的时间演化可以在量子计算机上非常有效地实现。这种模拟的计算成本与相应经典系统的常规模拟的成本相当。然后，我们勾勒出感兴趣的结果，如系统的能谱，可以得到。我们还指出，最终量子场论的模拟可能在大型量子计算机上。我们想证明，原则上可以做各种有趣的事情。实际的应用将不得不详细制定，这也取决于哪种量子计算机可能有一天可用。
1996-08-14 quant-ph
Ever more optimized simulations of fermionic systems on a quantum computer
尽管量子计算机使用了一种新的计算模型，但它将程序分解为基本的门。在这些门中，缠绕门是最昂贵的。在费米模拟的背景下，我们开发了一套编译和优化技术，大大减少了纠缠门计数。我们利用研究充分的非量子优化算法，实现高达24\%的节省超过最先进的几个小分子模拟，没有损失的准确性或隐藏的成本。我们的方法直接推广到更广泛的类的近期模拟的基态的费米子系统或实时模拟探测的费米子系统的动力学性质。
2023-03-06 quant-ph
Using Quantum Computers for Quantum Simulation
量子系统的数值模拟对于进一步理解自然现象至关重要。在超导材料和量子化学等领域，许多重要的系统都被认为是由我们无法用经典计算机解析或数值求解的模型描述的。使用量子计算机来模拟这样的量子系统从20世纪80年代该领域一开始就被视为量子计算的关键应用。此外，经典计算无法达到的有用结果有望用不到100个量子比特就能获得，这使得量子模拟可能成为量子计算机最早的实际应用之一。在本文中，我们调查的理论和实验发展的量子模拟使用量子计算机，从第一个想法，目前正在进行的激烈的研究工作。
2010-11-16 quant-ph
Simulation of single photon dynamics in coupled cavities through IBM quantum computer
我们在IBM量子计算机中设计了一个量子线路，模拟了耦合腔系统中单光子的动力学行为。通过适当地选择量子线路中的门参数，我们可以在量子比特之间传输未知的量子比特态。通过求解耦合腔系统的哈密顿量所支配的幺正时间动力学，得到了理想态转移的条件。然后我们在IBM量子计算机中演示了两个量子比特之间的纠缠动力学，并证明了贝尔不等式的违反。
2020-03-22 quant-ph
AppQSim: Application-oriented benchmarks for Hamiltonian simulation on a quantum computer
该研究提出AppQSim基准测试套件，针对哈密顿量模拟的五类应用场景定义任务与评分，引入可区分性成本指标评估量子硬件输出质量，为量子计算机哈密顿量模拟性能测试提供工具。
2025-03-28 quant-ph
Implementation of a Quantum-simulation Algorithm of Calculating Molecular Ground-state Energy on an NMR Quantum Computer
经典算法模拟量子系统是指数困难的，而量子计算机原则上可以多项式地解决这个问题。我们在我们的核磁共振系统上演示了这样一种量子模拟算法，模拟氢分子并计算其基态能量。我们利用核磁共振干涉法来测量相移，并对测量过程进行了仿真，以获得较高的精度。最后得到了17位精确的能量值，并分析了仿真中的误差来源。
2009-07-22 quant-ph
A Herculean task: Classical simulation of quantum computers
在开发有用的量子计算机的努力中，用传统的计算资源模拟量子机器是一个关键的能力。这种模拟将始终面临限制，阻止大规模量子计算机的仿真，但通过尽可能地通过算法和硬件的最佳选择来推动信封，模拟器工具的价值被最大化。本文综述了目前最先进的数值模拟方法，即模拟特定操作下量子计算机演化的经典算法。我们专注于主流的状态向量和张量网络范式，同时简要地提到替代方法。此外，我们还回顾了模拟在量子计算机发展的不同方面的不同应用，例如理解量子计算和经典计算之间的根本区别，探索量子优势的算法设计空间，在设计阶段预测量子处理器的性能，以及有效地表征快速迭代的制造设备。这篇评论补充了最近对当今工具和实现的调查，在这里，我们试图让读者熟悉经典模拟的理论基础，详细讨论不同方法的优点和局限性，以及实际用例中产生的需求和挑战。
2023-02-17 quant-ph
Quantum Simulations on a Quantum Computer
我们提出了一个通用的方案，用于执行一个量子系统的动力学模拟使用另一个。该方案被用于实验模拟截断量子谐振子和非谐振子的动力学使用核磁共振。我们相信这是这种模拟的第一个明确的物理实现。
1999-05-13 quant-ph
Optimizing qubit resources for quantum chemistry simulations in second quantization on a quantum computer
量子计算机上的量子化学模拟遭受在量子比特的玻色子系统中编码费米子问题所需的开销。通过利用块对角的费米子哈密顿量，我们表明，所需的量子比特的数量可以减少两个或更多的因素。不需要进入希尔伯特空间的基来进行这种简化，因为所有的运算都可以在算子空间中进行。该方案被认为是一个预计算步骤，将在实际的量子模拟之前在经典计算机上执行。我们应用这个方案来减少模拟两个站点的费米-哈伯德模型和氢分子的哈密顿量所需的量子位数。然后，这两个量子系统都可以用双量子比特量子计算机来模拟。
2016-05-11 quant-ph
Scalable Simulation of Quantum Measurement Process with Quantum Computers
近年来量子信息科学和技术的发展，特别是可编程量子计算机的建立，为我们研究量子力学的基础问题提供了新的机遇。我们提出了量子比特模型来模拟量子测量过程，其中量子比特的量子信息被映射到作为测量设备的量子比特的集合。一个模型是由单光子探测和其他自旋测量的动机。这两个模型都可以扩展到薛定谔猫态，并给出了相应的量子线路。大规模的模拟可以在近期的量子计算机中实现，而经典计算机无法有效地执行相同的任务。由于模型的可扩展性，这样的模拟可以帮助探索量子到经典的边界，如果存在的话，在量子测量问题。此外，我们的方案产生猫态可能有重要的应用在量子计算和计量学。
2022-06-28 quant-ph
Quantum simulation of a three-body interaction Hamiltonian on an NMR quantum computer
将平均哈密顿量理论扩展到量子计算，可以设计任意的哈密顿量，允许在一个大的希尔伯特空间中旋转。这样，任何量子系统的运动学和动力学都可以通过量子计算机来模拟。系统之间的基映射决定了在模拟系统中实现所需哈密顿量所需的量子计算机中的平均哈密顿量。该程序的灵活性说明与13-C标记的丙氨酸的NMR通过创建对应于三体相互作用的非物理哈密顿量ZZZ。
1999-08-03 quant-ph
Computer simulation of Wheeler's delayed choice experiment with photons
我们提出了一个惠勒延迟选择实验的计算机模拟模型，该模型是最近报道的一个实验的一对一复制（V. Jacques { \sl et al.}，Science 315，966（2007））。该模型完全基于实验事实，满足爱因斯坦的局部因果关系标准，不依赖于任何量子理论的概念。然而，模拟模型再现了惠勒延迟选择实验的量子理论描述所获得的平均值。我们的结果证明，它是可能的，以粒子的惠勒的延迟选择实验，再现从量子理论计算的平均值，这并不违背常识的描述。
2008-03-27 quant-ph
Exact Ising model simulation on a quantum computer
本文用量子计算机对一维横向伊辛自旋链进行了精确模拟。我们构建了一个有效的量子线路，对角化的伊辛哈密顿量，并允许获得所有的本征态的模型，只需准备计算的基础状态。以$n=4$自旋电路为例，计算了基态磁化强度的期望值，时间演化模拟，并提供了一种模拟热演化的方法。所有电路都在IBM和Rigetti量子设备上运行，以进行定性测试和比较。
2018-12-19 quant-ph
Simulation of memristive synapses and neuromorphic computing on a quantum computer
神经形态计算的主要方法之一是使用忆阻器作为模拟突触。我们提出了具有忆阻特性的幺正量子门，包括欧姆定律、收缩磁滞回线和突触可塑性。滞后依赖于量子相位和长期的可塑性，编码的量子态观察。我们还提出了一个具有通用量子计算能力的三层神经网络。在忆阻神经网络上实现了量子态分类。我们的研究结果为大脑启发的量子计算铺平了道路。这些结果是在超导量子计算机ibmq_vigo上进行数值模拟和实验得到的。
2020-07-19 quant-ph
Recompilation-enhanced simulation of electron-phonon dynamics on IBM Quantum computers
模拟量子系统被认为是量子计算机可能展示出有用优势的首批应用之一。对于物理学中的许多问题，我们感兴趣的是研究电子-声子哈密顿量的演化，对于这些问题，存在有效的数字量子计算方案。到目前为止，还没有在真正的量子硬件上对这个系统进行精确的模拟。在这项工作中，我们考虑的绝对资源成本的基于门的量子模拟的小电子-声子系统所规定的特罗特步骤和玻色子能级的数量收敛的动态。然后，我们将这些发现应用于IBM量子硬件上进行弱和强电子-声子耦合的实验。尽管显着的设备噪声，通过使用近似电路重新编译，我们获得电子-声子动力学在当前的量子计算机上的精确对角化。我们的研究结果代表了利用近期量子计算机模拟量子动力学的重要一步，并突出了近似电路重新编译作为降低噪声的工具的新颖性。
2022-08-15 quant-ph
Digital quantum simulation of gravitational optomechanics with IBM quantum computers
本文利用IBM量子计算机和玻色子-量子比特映射及数字门分解，模拟了光力学系统中由引力效应产生量子纠缠的哈密顿量，并在两台设备上实现了超过90%的保真度。
2024-05-05 quant-ph
Simulation of multiple-quantum NMR dynamics of spin dimer on quantum computer
在IBM的5量子位超导量子处理机上，研究了自旋二聚体在多量子NMR实验中的动力学行为，包括基态和热力学平衡（混合）初态.这项工作可以被认为是量子计算机应用于解决磁共振问题的第一步。本文献给克劳斯·莫比乌斯教授和Kev Salikhov教授85岁生日。
2021-04-28 quant-ph
Simulation of Grover's quantum search algorithm in a Ising nuclear spin chain quantum computer with first and second nearest neighbour couplings
我们实现Grover的量子搜索算法的核自旋链量子计算机上，考虑到伊辛型最近和第二最近的邻居之间的相互作用。该算法的实现的性能进行了研究，通过数值模拟与四个自旋。我们在算法过程中确定保真度的时间行为，并计算最终保真度作为拉比频率的函数。对于后者，我们在满足（2πk）方法关于第二近邻相互作用的条件的频率处获得了明显的最大值。
2007-10-16 quant-ph
Just Like the Real Thing: Fast Weak Simulation of Quantum Computation
针对量子计算机规模与可用性受限、量子研发依赖经典模拟的问题，提出基于决策图量子态表示的弱模拟算法，可生成与无错量子机统计一致的输出，首次实现大规模物理量子机的模拟。
2020-07-30 quant-ph
Quantum simulation dynamics and circuit synthesis of FMO complex on an NMR quantum computer
近年来，作为一个开放量子系统的捕光复合物在弱耦合和强耦合下的动力学模拟受到了广泛的关注。在本文中，我们研究了一个数字量子模拟方法的Fenna-Matthews-Olson（FMO）的光合色素-蛋白质复合物包围马尔可夫浴，即，基于核磁共振（NMR）量子计算机的无记忆。为此，我们应用去耦（再耦合）的方法，这是关闭（上）的耦合和Solovay-Kitaev技术分解成有效的基本门的NMR模拟器上的哈密顿和Lindbladian。最后，根据开放系统动力学中系统与环境的相互作用，设计了幺正部分和非幺正部分的量子线路。
2020-10-01 quant-ph
Optimal-order Trotter-Suzuki decomposition for quantum simulation on noisy quantum computers
本文研究在噪声量子计算机上使用高阶 Trotter-Suzuki 分解模拟量子系统的条件，发现当门错误降低约一个数量级时，高阶 Trotterization 可最小化数学与物理总误差。
2024-12-30 quant-ph
Space-Efficient Simulation of Quantum Computers
在经典量子计算机上模拟量子计算机的传统算法需要指数级的大量存储器，因此通常无法在仅具有几千兆字节主存储器的典型PC规模平台上模拟具有超过约30个量子比特的一般量子线路。然而，更有存储效率的模拟是可能的，仅需要被模拟的量子线路大小的多项式或甚至线性空间。在本文中，我们描述了这样一种技术，这是最近在FSU实现的C++程序的形式称为SEQCSim，我们公开发布。我们还讨论了这种模拟在量子计算研究和教育中的潜在好处，并概述了一些可能的进一步发展方向。
2009-10-08 quant-ph
Numerical simulation of information recovery in quantum computers
退相干是量子计算机建成之前需要解决的主要问题。为了控制退相干，可以使用纠错方法，但这些方法本身就是有噪声的量子计算过程。在这项工作中，我们研究了Steane和Shor的容错恢复方法的能力，以及Steane的辅助网络的修改，以纠正量子比特中的错误。我们测试一种方法来正确地测量这些方法的辅助的保真度，并通过一个嘈杂的量子信道，即使使用嘈杂的纠错方法进行有效的纠错的可能性。
2002-07-11 quant-ph
Digital quantum simulation of quantum gravitational entanglement with IBM quantum computers
本文报道了用引力方法产生量子纠缠的哈密顿量的数字量子模拟。特别是，我们专注于一对量子谐振子，其相互作用通过一个量子引力场产生单模压缩在两个模式在同一时间，在量子光学中的非标准过程。我们执行一个玻色子量子比特映射和特定的IBM量子器件的数字门分解。我们使用错误缓解和后选择，以实现高保真度，访问一个参数制度的直接实验范围。
2023-02-08 quant-ph
MISTIQS: An open-source software for performing quantum dynamics simulations on quantum computers
介绍了一个多平台的含时量子模拟软件MISTIQS。MISTIQS提供端到端功能，用于模拟由多个量子计算平台上的时间相关海森堡哈密顿控制的系统的量子多体动力学。它提供了高级编程功能，用于生成量子线路的中间表示，这些中间表示可以转换为各种行业标准表示。此外，它还提供了一系列电路编译和优化方法，并有助于在当前可用的基于云的量子计算后端上执行量子线路。MISTIQS是一个可访问且高度灵活的研究和教育平台，允许更广泛的科学家和学生社区在当前的量子计算机上进行量子多体动力学模拟。
2021-01-05 quant-ph
Simulations of Quantum Logic Operations in Quantum Computer with Large Number of Qubits
我们报告了大量量子位（高达1000）的量子逻辑操作的动力学的第一次模拟。考虑了一个核自旋链，其中自旋的选择性激发由外磁场的梯度提供。自旋与它们最近的邻居相互作用。我们模拟了远程量子比特的控制非（CN）门实现，它提供了长距离纠缠。我们的方法可以应用于任何涉及大量量子位的量子逻辑门的实现。
1999-09-09 quant-ph
Fault-Tolerant Quantum Computation with Higher-Dimensional Systems
我们可以考虑由d维系统组成的量子计算机，而不是基本单位是2维量子比特的量子计算机。有一个简单的推广类稳定器代码的d维系统，我将讨论的容错计算理论，使用这样的代码。我证明了通用的容错计算是可能的，任何高维稳定器代码素数d。
1998-02-02 quant-ph
Towards Cosmological Simulations of Dark Matter on Quantum Computers
在经典计算机上进行最先进的宇宙学模拟受到时间、能量和内存使用的限制。量子计算机可以比经典计算机以指数级更快的速度执行某些计算，使用指数级更少的能量和内存，并且可以实现非常大的模拟，准确地捕获宇宙中具有统计代表性的宇宙体积内的整个动态结构范围。然而，并非所有的计算任务都表现出“量子优势”。量子线路线性作用于量子态，因此非线性（例如宇宙学模拟中的自引力）构成了一个重大挑战。在这里，我们概述了一种潜在的方法来克服这一挑战，并解决（非线性）薛定谔-泊松方程的自引力暗物质的演化，基于混合量子经典变分算法框架（Lubasch 2020）。我们用一个概念验证的模拟量子模拟来演示这种方法，设想未来量子计算机有一天将领导暗物质的模拟。
2021-02-05 astro-ph.CO quant-ph
Reply to: ``Comment on `Polynomial-Time Simulation of Pairing Models on a Quantum Computer'''
我们回复Dukelsky等人关于这篇文章：L。A. Wu，M. S. Byrd和D. A. Lidar，Phys. Rev. Lett. 89，057904（2002）中所述。
2003-05-26 cond-mat.supr-con quant-ph
Simulation of Higher Dimensional Discrete Time Crystals on a Quantum Computer
本研究在量子计算机上模拟了高维离散时间晶体，证明将其推广到2维可降低热噪声并扩大多体局域态的工作范围。
2023-04-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Comment on ``Polynomial-Time Simulation of Pairing Models on a Quantum Computer''
对“量子计算机上配对模型的多项式时间模拟”一文的评论。A. Wu，M. S. Byrd和D. A. Lidar，Phys. Rev. Lett. 89，057904（2002）中所述。
2003-05-23 cond-mat.supr-con nucl-th quant-ph
Simulation of Quantum Computers: Review and Acceleration Opportunities
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；University of Gothenburg（哥德堡大学）；ZeroPoint Technologies AB（零点技术有限公司）
本文综述了量子计算机的模拟方法，探讨了不同层次的优化技术及未来发展方向，以提升模拟性能和扩展性。
2025-03-31 cs.ET quant-ph
New Approachs to Quantum Computer Simulaton in a Classical Supercomputer
经典模拟很重要，因为它为量子计算机的性能设定了基准。经典模拟是目前唯一可以使用大量量子比特的方法。为了实现更大的模拟，下面强调稀疏矩阵处理，同时用内存来进行处理。它在NCSA超级计算机中表现良好，以方便的连续部分提供状态向量，以备后处理。
2003-08-28 cs.CE quant-ph
Fast simulation of Grover's quantum search on classical computer
研究界一直在积极致力于量子计算机的实现。但是大规模商用量子计算机还没有成为现实，随着算法的出现和在多个领域的应用，量子计算领域日益丰富。有效的量子模拟器的可用性将使研究人员能够快速验证他们的结果和概念，以建立正确性的工作证明。一个重要的算法，已成为建立其他算法和模型的基本成分之一是格罗弗的搜索算法，这是已知的计算最密集。我们的方法突出了设计原则的快速模拟格罗弗的搜索，可以在通用的个人计算机上实现。与现有的模拟器相比，所获得的性能令人鼓舞。
2021-04-05 cs.DS quant-ph
Polynomial-Time Simulation of Pairing Models on a Quantum Computer
我们提出了一个多项式时间算法的模拟类配对哈密顿，例如，BCS哈密顿量，在核磁共振量子计算机上。该算法精确地找到了基态和第一激发态之间的间隙附近的低频谱，并提供了一个测试的BCS哈密顿介观超导系统，如超小金属颗粒的适用性。
2002-06-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Towards Dynamic Simulations of Materials on Quantum Computers
量子计算机的一个备受期待的应用是作为量子多体系统的通用模拟器，这是由理查德·费曼在20世纪80年代提出的。过去十年见证了用于模拟量子系统的静态性质的量子计算的日益成功，即，小分子的基态能量。然而，在当前到不久的将来有噪声的中尺度量子计算机上模拟量子多体动力学仍然是一个挑战。在这里，我们展示了IBM的Q16墨尔本量子处理器和Rigetti的阿斯彭量子处理器上成功模拟非平凡的量子动力学，即在原子薄的二维材料中通过太赫兹辐射超快控制紧急磁性。包括执行此类模拟的完整代码和分步教程，以降低未来在这两台量子计算机上进行研究的障碍。因此，这项工作为在不久的将来的量子计算机上研究各种量子动力学奠定了基础，包括Floquet态的动态局部化和噪声环境中量子比特的拓扑保护。
2020-04-09 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Domain-Specific Compilers for Dynamic Simulations of Quantum Materials on Quantum Computers
量子材料动力学的模拟正在成为噪声中尺度量子计算机（NISQ）的一个有前途的科学应用。然而，由于它们的高门错误率和短的退相干时间，NISQ计算机只能为那些小于给定电路尺寸的量子线路产生高保真度的结果。因此，动态仿真提出了一个挑战，因为当前算法产生的电路随着仿真的每个后续时间步而在尺寸上增长。这强调了量子电路编译器的关键作用，以产生最小尺寸的可执行量子线路，从而最大限度地扩大可以在NISQ保真度预算内研究的物理现象的范围。在这里，我们提出了两个特定领域的量子线路编译器的Rigetti和IBM量子计算机，专门设计用于编译电路模拟动态下的一类特殊的时间依赖的哈密顿。该编译器在电路尺寸减少约25-30%以及挂钟编译时间减少约40%（取决于系统大小和仿真时间步长）方面优于最先进的通用编译器。利用人工智能中常用的启发式技术，这两个编译器可以很好地扩展模拟时间步长和系统大小。这两个编译器的代码包括为未来的研究人员，以提高动态模拟的结果。我们预计，我们的特定领域的编译器将使量子材料的动态模拟在不久的将来的NISQ计算机，否则将不可能与通用编译器。
2020-04-16 physics.comp-ph quant-ph
Reliably assessing the electronic structure of cytochrome P450 on today's classical computers and tomorrow's quantum computers
对量子计算机如何用于化学模拟的准确评估，特别是其潜在的计算优势，为如何部署这些未来设备提供了重要的背景。为了可靠地进行这种评估，量子资源估计必须与经典模拟相结合，以回答相关的化学问题并定义经典模拟前沿。在这里，我们探索所需的量子和经典资源，以评估细胞色素P450酶（CYP）的电子结构，从而定义一个经典的量子优势边界。这是通过分析DMRG+ NEVPT 2的收敛性和耦合团簇单倍与非迭代三倍（CCSD（T））计算的自旋间隙的模型中的催化循环，表明多参考字符。对于相同的系统，计算使用量子化量子行走执行相位估计所需的量子资源。编译成表面代码提供运行时估计以直接与DMRG运行时进行比较并评估潜在的量子优势。经典和量子资源的估计表明，在足够大的规模来平衡动态和多组态电子相关的模拟的量子模型有可能是一个量子优势的问题，并强调了经典模拟和量子算法的发展之间的重要相互作用的化学模拟。
2022-02-02 physics.chem-ph quant-ph
Proposal of Quantum Simulation of Pairing Model on an NMR Quantum Computer
提出了一种在NMR量子计算机上对配对模型进行量子模拟的方案。在我们的建议中，我们选择了一个合适的初始状态，可以很容易地在实验中制备。利用核磁共振测量的特点和二次（离散）傅立叶变换技术，我们的理论方案在原理上可以得到配对模型的谱。具体讨论了配对模型中有关子空间的情况，并以一个简单的初始态为例，求出了该子空间中两个最低能级的能级差。类似地，能够讨论获得更多能级差异的量子模拟。
2005-04-20 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum simulations of materials on near-term quantum computers
量子计算机有望实现对分子和材料性质的有效模拟;然而，由于量子比特数量有限，目前它们只允许对少数原子进行从头计算。为了利用近期量子计算机的能力来模拟更大的系统，需要开发混合量子-经典方法，其中量子计算仅限于系统的一小部分。这对于分子和固体特别相关，其中活性区域需要比其环境更高水平的理论精度。在这里，我们提出了一个量子嵌入理论的计算强相关的电子态的活性区域，与密度泛函理论内描述的系统的其余部分。我们通过研究半导体中几个对量子信息技术非常感兴趣的缺陷量子比特来证明这种方法的准确性和有效性。我们在量子计算机上进行计算，并表明它们产生的结果与经典体系结构上精确对角化获得的结果一致，为在近期量子计算机上模拟现实材料铺平了道路。
2020-02-25 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Efficient techniques to GPU Accelerations of Multi-Shot Quantum Computing Simulations
本文针对 GPU 上多 shot 量子计算模拟效率低的问题，提出将多个 shot 聚合到单个 GPU 内核并引入 shot 分支减少计算与内存开销的优化方法，相比此前实现实现了 10 倍加速。
2023-08-07 cs.DC quant-ph
Simulation of Nonequilibrium Dynamics on a Quantum Computer
提出了一种计算非平衡热态时间演化的量子-经典混合算法。该方法依赖于经典地计算密度矩阵的稀疏近似，然后通过量子计算机对每个矩阵元素进行时间演化。在这项探索性研究中，我们研究了Rigetti Forest量子虚拟机上的五自旋海森堡模型和Rigetti 8 Q-Agave量子处理器上的单自旋系统。
2018-06-20 cond-mat.str-el hep-lat quant-ph
Simulation of non-radiative energy transfer in photosynthetic systems using a quantum computer
光合作用是自然界中一个重要而复杂的物理过程，对其的全面理解将具有许多相关的工业应用，例如在能源生产领域。在本文中，我们提出了一个量子算法的激子能量传输的模拟，发生在光合作用过程的第一阶段。该算法考虑了影响量子输运的量子效应和环境效应（纯退相）。我们在一台实际的5量子比特的量子计算机IBM Q中对这种现象进行了量子模拟，以证明概念方案。我们用Haken-Ströbl模型验证了结果，并讨论了环境参数对能量传输效率的影响。
2020-09-02 physics.bio-ph physics.comp-ph quant-ph
Universal Quantum Computer Simulation of 50 Qubits on Europe`s First Exascale Supercomputer Harnessing Its Heterogeneous CPU-GPU Architecture
Jülich Supercomputing Centre, Forschungzentrum Jülich（于利希超级计算中心，于利希研究中心）；NVIDIA（英伟达）
本文提出了一种新的高性能通用量子计算机模拟器JUQCS-50，利用GH200超级芯片的关键特性，在欧洲首个exascale超级计算机上实现了50个量子比特的通用量子计算机模拟，通过三个创新方法实现了16.6倍的速度提升。
2026-05-20 cs.DC physics.comp-ph quant-ph
Ensemble Fluid Simulations on Quantum Computers
本文探讨了在量子计算机上进行流体系综模拟的可行性，提出用泛函刘维尔方程描述流场概率分布，并指出该方法需数百逻辑量子比特，对噪声抑制技术提出更高要求。
2023-04-11 math-ph math.MP physics.comp-ph
Probability and consequences of living inside a computer simulation
它表明，在合理的假设下，德雷克式的方程可以得到的概率，我们的宇宙是一个故意模拟的结果。对方程中某些项的宽松边界进行评估表明，概率不太可能像文献中先前报道的那样高，特别是在模拟是递归的情况下。此外，我们调查的可能性窃听从外部这样的模拟，并介绍了一个一般的攻击，可以规避尝试在模拟内部的量子密码学，即使模拟的量子特性是真实的。
2020-08-21 cs.CR cs.CY physics.pop-ph
Observation of higher-order topological states on a quantum computer
本文提出利用NISQ量子硬件模拟高维凝聚态系统的方法，通过非局域多体相互作用编码高维模型，在IBM超导量子计算机上首次实现了高达四维的高阶拓扑态，并结合电路压缩与错误缓解技术高精度测量了拓扑态动力学及中隙谱。
2023-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el physics.comp-ph
Simulation of interaction-induced chiral topological dynamics on a digital quantum computer
手性边缘态作为与量子信息处理和无耗散电子输运相关的典型拓扑态而备受关注。使用超导transmon为基础的量子计算机，我们证明了手性拓扑传播，诱导适当设计的相互作用，而不是通量或自旋轨道耦合。也不同于传统的2D实现，我们的有效陈格是在一个小得多的等效1D自旋链上实现的，纠缠门的序列封装了所需的时间反转打破。通过利用该平台的量子特性，我们规避了当今嘈杂的中尺度量子（NISQ）时代量子计算机中有限的量子比特数和门保真度的困难，为在快速发展的量子硬件上进行更复杂拓扑状态的量子模拟铺平了道路。
2022-09-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.other cond-mat.str-el
