Mikel Garcia de Andoin · Thorge Müller · Gonzalo Camacho

Physical Review A · 2026

„Digital-Analog“ ist ein Paradigma der Quanteninformatik, bei dem der natürliche Wechselwirkungs-Hamiltonoperator eines Systems als Verschränkungsressource genutzt wird, um in Kombination mit Einzel-Qubit-Gattern universelle Quantenoperationen zu realisieren. Wie bei seinem digitalen, auf Gattern basierenden Pendant erfordert der Entwurf von „Digital-Analog“-Schaltungen, die optimale Quantenressourcen nutzen, oft eine außerordentlich lange klassische Rechenzeit. In dieser Arbeit finden wir eine suboptimale Lösung für dieses exponentiell große Problem und zeigen, dass es innerhalb polynomieller Rechenzeit gelöst werden kann. Insbesondere liefern wir eine exakte Lösung für das Problem, beliebige Zwei-Körper-Hamilton-Operatoren als Summe lokaler unitärer Transformationen eines beliebigen Ising-Hamilton-Operators darzustellen, wobei die Gesamtzahl der erforderlichen Terme höchstens quadratisch zur Systemgröße ist. Dies ermöglicht es uns, ein digital-analoges Simulationsprotokoll zu entwerfen, das den Einsatz numerischer Optimierung über einen großen Parameterraum in der Vorverarbeitungsphase vermeidet, wodurch Rechenressourcen minimiert werden und eine weitere Skalierung ermöglicht wird.

Physical Review A · 2026
https://doi.org/10.1103/nzxg-5lbg

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