Marvin Gajewski · Alejandro D. Somoza · Gary Schmiedinghoff · Pascal Stadler · Michael Marthaler · Birger Horstmann

Nature Communications · 2026

Während einfache Spin-Boson-Modelle bereits auf Quantenhardware realisiert wurden, stellt die Simulation ausgedehnter elektronischer Netzwerke mit lokalen Schwingungsumgebungen angesichts der Nichtgleichgewichts-Kohärenz zwischen Elektronen und Schwingungen (vibronische Kohärenz) mit langer Lebensdauer nach wie vor eine grundlegende Herausforderung dar. Wir stellen einen Rahmen für die digital-analoge Simulation offener Quantensysteme vor, die durch Hamilton-Operatoren mit linearer vibronischer Kopplung (LVC) und strukturierten Schwingungsumgebungen beschrieben werden. Unser Ansatz nutzt die intrinsische Dissipation von Qubits in der bald verfügbaren Quantenhardware als Ressource zur Emulation der Schwingungsrelaxation, kombiniert mit einem modellspezifischen Fehlerminderungsschema, um Rauschquellen herauszufiltern, die mit dem angestrebten offenen System unvereinbar sind. Wir validieren unsere Strategie durch die Auflösung der vibronischen Übertragungsspektren einer eindimensionalen Donor-Akzeptor-Kette auf supraleitenden IBM-Prozessoren, wobei wir nicht-markovsche Dynamiken reproduzieren und die Kettenlänge auf bis zu 10 elektronische Stellen skalieren – ein für chemische Dynamiken auf Quantencomputern bisher unerreichtes Ausmaß. Unser Modell des vibronischen Elektronentransfers bietet einen portablen, anwendungsorientierten Maßstab für die Simulation langlebiger verschränkter Zustände auf NISQ-Computern.

Nature Communications (2026)
https://doi.org/10.1038/s41467-026-73700-1

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