Simulación cuántica variacional de la relajación térmica en sistemas de cúbits abiertos con disipación no aditiva

Área de la Ciencia:

• Computación Cuántica
• Simulación Cuántica
• Sistemas Cuánticos Abiertos

Sus antecedentes:

• La simulación de sistemas cuánticos abiertos a temperaturas finitas es crucial para la comprensión de dispositivos cuánticos realistas.
• El hardware cuántico de corto plazo presenta desafíos debido al ruido y la decoherencia.

Objetivo del estudio:

• Adaptar el marco de simulación cuántica variacional (VQS) para la dinámica de sistemas abiertos a temperatura finita.
• Modelar el intercambio de energía con un baño térmico utilizando el canal de amortiguación generalizada de amplitud (GAD) y la representación de Lindblad.
• Introducir una ley de Arrhenius generalizada para tiempos de relajación no aditivos para explorar diversos comportamientos de activación.

Principales métodos:

• Incrustar el canal GAD en el algoritmo VQS.
• Utilizar la representación de Lindblad para simular efectos disipativos.
• Implementar un modelo de tiempo de relajación no aditivo basado en una ley de Arrhenius generalizada con el parámetro q.

Principales resultados:

• La VQS mapea con precisión el generador no unitario efectivo bajo GAD.
• Envolventes de excitación más suaves, logradas con parámetros no aditivos, reducen los errores de simulación al suprimir los componentes de alta frecuencia.
• El manifold variacional demuestra selectividad dinámica, preservando la fidelidad del mapeo a medida que aumenta la sensibilidad al parámetro q.

Conclusiones:

• El marco VQS es una herramienta viable para simular sistemas cuánticos abiertos a temperatura finita en hardware cuántico de corto plazo.
• Los modelos de tiempo de relajación no aditivos y las envolventes de excitación optimizadas mejoran la precisión y robustez de la simulación.
• La selectividad dinámica en el manifold variacional es clave para mantener la fidelidad en simulaciones cuánticas complejas.