Simulation of the excited state decay in the quantum register

• Autorzy: Ostrowski Marcin

Identyfikatory

DOI

10.15199/48.2020.10.31

Warianty tytułu

PL

Symulacja rozpadu stanu wzbudzonego w rejestrze kwantowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper investigates whether a quantum computer can efficiently simulate an exponential decay of probability of finding a quantum system in an excited state. An algorithm is presented for simulating the time evolution of such a system, implemented on standard two-input gates. The paper examines the properties of the proposed algorithm and then compares the obtained results with theoretical predictions.

PL

W artykule badamy czy komputer kwantowy potrafi efektywnie symulować eksponencjalny zanik prawdopodobieństwa przebywania układu kwantowego w stanie wzbudzonym. Głównym rezultatem pracy jest algorytm, który umożliwia symulację czasową tego typu układów zaimplementowany na standardowych dwówejściowych bramkach. Badamy tutaj własności proponowanego algorytmu i porównujemy go z przewidywaniami teoretycznymi.

Słowa kluczowe

EN

quantum computations; quantum simulation; excited state decay

PL

obliczenia kwantowe; symulacje kwantowe; rozpad stanu wzbudzonego

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2020
• Tom: R. 96, nr 10
• Strony: 167--169
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz., rys.

Twórcy

autor

Ostrowski Marcin

• Lodz, ul. Wólczańska 215, 90-924 Lodz, Poland

Bibliografia

• [1] R. Feynman, Internat. J. Theor. Phys., 21 pp. 467-488 (1982),
• [2] P. W. Shor, Proc 35th Ann. Symp. Found. Comp. Sci., IEEE Comp.Soc. Pr. 124 (1994),
• [3] L. K. Grover “From Schrödinger equation to the quantum search algorithm”, Am. J. Phys. 69, 769-777 (2001),
• [4] S. Lloyd “Universal Quantum Simulators”, Science, 273(5278), 1073-1078. doi:10.1126/science.273.5278.1073 (1996),
• [5] T. Schaetz, C. R. Monroe and T. Esslinger, “Focus on quantum simulation”, New Journal of Physics, 15, 085009, (2013),
• [6] B. P. Lanyon et all., “Universal digital quantum simulation with tapped ions”, http://xxx.lanl.gov/arXiv:1109.1512v2 (2011),
• [7] A. M. Childs, D. Maslov, Y. Nam, N. J. Ross and Y. Su, “Toward the first quantum simulation with quantum speedup”, PNAS, Vol. 115, No. 38, September 18, (2018),
• [8] D. Wecker, et al., “Solving strongly correlated electron models on a quantum computer”, Phys Rev A 92:062318, (2015),
• [9] C. Kokail, C. Maier, R. van Bijnen, et al., “Self-verifying variational quantum simulation of lattice models”, Nature, Vol.569, 16 may (2019),
• [10] D. Wecker, B. Bauer, B.K. Clark, M.B. Hastings, M. Troyer, “Gate count estimates for performing quantum chemistry on small quantum computers”, Phys Rev A 90:022305, (2014),
• [11] C. Hempel, C. Maier, J. Romero, et al., “Quantum Chemistry Calculations on a Trapped-Ion Quantum Simulator”, Phys. Rev. X 8, 031022, (2018),
• [12] S.P. Jordan, K.S.M. Lee, J. Preskill, “Quantum algorithms for quantum field theories”, Science 336:1130–1133, (2012),
• [13] S. Wiesner, “Simulation of many-body quantum systems by a quantum computer”, http://xxx.lanl.gov/quant-ph/9603028,
• [14] C. Zalka, “Efficient simulation of quantum system by quantum computers", Fortschr. Phys. 46, 877-879 (1998),
• [15] G. Strini, “Error sensitivity of a quantum simulator I: a first example", Fortschr. Phys. 50, 171-183 (2002),
• [16] G. Benenti, G. Strini, “Quantum simulation of the single-particle Schrödinger equation", http://xxx.lanl.gov/arXiv:0709.1704v2,
• [17] M. Ostrowski “Quantum Simulation of the Tunnel Effect”, Bulletin of the Polish Academy of Sciences Technical Sciences, Vol. 63, No. 2, 379-383, (2015),
• [18] M. Ostrowski, “Quantum simulaton of the Pauli Particle”, Przeglad Elektrotechniczny, ISSN 0033-2097, Vol. 89, No. 7 (2013),
• [19] M. Ostrowski, “Quantum simulation of the Dirac Particle”, Open Systems & Information Dynamics, Vol. 22, No. 1, 1550002 (2015),
• [20] Ch. Anastopoulos, “Decays of unstable quantum systems”, Int J Theor Phys, Vol. 58, 890-930 (2019),
• [21] S. Vaintraub, K. Blaum, M. Hass, O. Heber, O. Aviv, M. Rappaport, A. Dhal, I. Mador and A. Wolf, “Simulations of ß-decay of 6He in an Electrostatic Ion Trap”, https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1402/1402.3978.pdf
• [22] V. Buzek, G. Drobny, M.G. Kim, M. Havukainen and P.L. Knight, “Numerical simulations of atomic decay in cavities and material media”, Phys.Rev.A, Vol. 60, No.1, 582-592, (1999),
• [23] M. Sawerwain, J. Pilecki, “Parallel implementation of a quantum computing simulator”, Journal of Applied Computer Science, Vol. 14 No. 2 (2006),
• [24] W. Citko, W . Sieńko, „Realizowalność algorytmów kwantowych z zastosowaniem opartych na sieciach neuronowych modeli uczenia maszynowego”, Przegląd Elektrotechniczny, No. 9 (2019), page 146,
• [25] H. Haken Light: Waves, photons, atoms, North-Holland Pub. Co., (1985), section 7.9,

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).