Faster Algorithmic Quantum and Classical Simulations by Corrected Product Formulas
Notice bibliographique
Résumé
Hamiltonian simulation using product formulas is arguably the most straightforward and practical approach for algorithmic simulation of a quantum system’s dynamics on a quantum computer. Here we present corrected product formulas (CPFs), a variation of product formulas achieved by injecting auxiliary terms called correctors into standard product formulas. We establish several correctors that improve the accuracy of standard product formulas by orders of magnitude when simulating Hamiltonians comprised of two exactly simulatable partitions, a common structure of lattice Hamiltonians. Importantly, injecting these correctors increases the overall simulation cost by only a small additive or multiplicative factor. We show that correctors are particularly advantageous for perturbed systems, where one partition has a relatively small norm compared to the other, as they allow the small norm to be utilized as an additional parameter for controlling the simulation error. We demonstrate the performance of CPFs by numerical simulations for several lattice Hamiltonians. Numerical results show that our theoretical error bounds for CPFs match or outperform the empirical error scaling of standard product formulas for these systems. We also demonstrate improvements offered by CPFs by implementing small-size systems on actual quantum hardware, as well as on noisy and noiseless quantum simulators. CPFs could be a valuable algorithmic tool for early fault-tolerant quantum computers with limited computing resources. As for standard product formulas, CPFs could also be used for simulations on a classical computer.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,009 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,003 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».