Thierry N. Kaldenbach · Erik Schultheis · Niklas Stewen · Gabriel Breuil

npj | quantum information · 2026

Wir stellen effiziente Quantenschaltungen für fermionische Anregungsoperatoren vor, die auf Ionenfallen-Quantencomputer zugeschnitten sind, die das Mølmer-Sørensen (MS)-Tor aufweisen. Solche Operatoren treten häufig bei der Untersuchung statischer und dynamischer Eigenschaften in elektronischen Strukturproblemen auf, bei denen die Unitary Coupled Cluster-Theorie oder die trotterisierte Zeitentwicklung verwendet werden. Wir zeigen im Detail, wie die globale MS-Wechselwirkung die nichtlokale Struktur fermionischer Anregungsoperatoren unter der Jordan-Wigner-Abbildung auf natürliche Weise unterstützt und gleichzeitig eine optimale Parallelität bei der Zerlegung ihrer Schaltkreise ermöglicht. Im Vergleich zu früheren Schemata für Ionenfallen reduziert unser Ansatz die Anzahl der MS-Gatter um den Faktor 2 bzw. 4 für Einfach- und Doppelanregungen. Diese Verbesserungen versprechen signifikante Geschwindigkeitssteigerungen und Fehlerreduzierungen, die wir durch die Charakterisierung unserer Schaltungen unter einem realistischen Puls-Level-Rauschmodell eines linearen Ionenfallen-Quantenprozessors demonstrieren.

npj | quantum information (2024)
https://doi.org/10.1038/s41534-026-01223-0

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