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Improved Strategies for Fermionic Quantum Simulation with Global Interactions

Kaldenbach, Thierry und Breuil, Gabriel (2025) Improved Strategies for Fermionic Quantum Simulation with Global Interactions. [sonstige Veröffentlichung]

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich
719kB

Offizielle URL: https://arxiv.org/abs/2504.03237

Kurzfassung

We present efficient quantum circuits for fermionic excitation operators tailored for ion trap quantum computers exhibiting the Mølmer-Sørensen (MS) gate. Such operators commonly arise in the study of static and dynamic properties in electronic structure problems using Unitary Coupled Cluster theory or Trotterized time evolution. We detail how the global MS interaction naturally suits the non-local structure of fermionic excitation operators under the Jordan-Wigner mapping and simultaneously provides optimal parallelism in their circuit decompositions. Compared to previous schemes on ion traps, our approach reduces the number of MS gates by factors of 2-, and 4, for single-, and double excitations, respectively. This improvement promises significant speedups and error reductions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/218075/
Dokumentart:sonstige Veröffentlichung
Titel:Improved Strategies for Fermionic Quantum Simulation with Global Interactions
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Kaldenbach, Thierrythierry.kaldenbach (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Breuil, Gabrielgabriel.breuil (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-9753-9384198720943
Datum:4 April 2025
Erschienen in:arXiv Preprint
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
DOI:10.48550/arXiv.2504.03237
Status:veröffentlicht
Stichwörter:digital quantum simulation, electronic structure, trapped ions, circuit optimization, ms gates, global interactions
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Quantencomputing-Initiative
DLR - Forschungsgebiet:QC AW - Anwendungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):QC - QuantiCoM
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Metallische und hybride Werkstoffe
Hinterlegt von: Kaldenbach, Thierry
Hinterlegt am:04 Dez 2025 10:06
Letzte Änderung:04 Dez 2025 10:06

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