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Hamiltonian simulation with explicit formulas for Digital-Analog Quantum Computing

Garcia de Andoin, Mikel und Mueller, Thorge und Camacho, Gonzalo (2025) Hamiltonian simulation with explicit formulas for Digital-Analog Quantum Computing. ArXiv. [sonstige Veröffentlichung]

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Kurzfassung

Digital-analog is a quantum computational paradigm that employs the natural interaction Hamil- tonian of a system as the entangling resource, combined with single qubit gates, to implement universal quantum operations. As in the case of its digital gate-based counterpart, designing digital- analog circuits that employ optimal quantum resources often requires an exceedingly large classical computational time. In this work we find a suboptimal solution to this exponentially large problem, showing that it can be solved within polynomial computational time. In particular, we provide an exact solution for the problem of expressing arbitrary two-body Hamiltonians as the sum of local unitary transformations of an arbitrary Ising Hamiltonian, with the total number of required terms being at most quadratic in system size. This allows us to design a digital-analog simulation protocol that avoids employing numerical optimization over a large parameter space at the preprocessing stage, minimizing computational resources and allowing for further scaling.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219489/
Dokumentart:sonstige Veröffentlichung
Titel:Hamiltonian simulation with explicit formulas for Digital-Analog Quantum Computing
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Garcia de Andoin, MikelUniversity of the Basque Country UPV/EHUNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mueller, Thorgethorge.mueller (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Camacho, Gonzalogonzalo.camacho (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:November 2025
Erschienen in:ArXiv
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Verlag:ArXiv
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Quantum Computing, Quantum Simulation
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Quantencomputing-Initiative
DLR - Forschungsgebiet:QC SW - Software
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):QC - IQDA
Standort: Köln-Porz , Rhein-Sieg-Kreis
Institute & Einrichtungen:Institut für Softwaretechnologie
Institut für Softwaretechnologie > High-Performance Computing
Hinterlegt von: Camacho, Gonzalo
Hinterlegt am:26 Nov 2025 08:54
Letzte Änderung:26 Nov 2025 08:54

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