非马尔可夫电子转移动力学的量子模拟重复相互作用方案
摘要
量子算法有潜力 revolutionize 我们对开放量子系统在化学中的 understanding。本 work 证明，一个 repeated interaction model，作为 digital quantum algorithm 的 foundation，能够有效再现 four different donor-acceptor parameter regime 下的非马尔可夫电子转移动力学，以及针对 donor-bridge-acceptor system 的情况。我们 systemically explore 该 model 对于这些 regime 的 scaling。值得注意的是，我们的 approach 在 electronic coupling、temperature、damping rate 和 system size 增加时， exhibit favorable scaling 于 required repeated interaction duration。此外，每个 repeated interaction 只需一个 Trotter step 就能产生 acceptably small error，high-fidelity initial states 可通过 short time evolution 来 prepare。这种 efficiency 突出了该 model 对于处理日益复杂 system 的潜力。当 fault-tolerant quantum hardware 可用时，基于该 model 的 algorithm 可以扩展 to incorporate structured baths、additional energy levels 或 more intricate coupling schemes，从而 enable 对 remain beyond 经典计算 reach 的 real-world open quantum systems 进行 simulation。
关键词
引用
@article{arxiv.2502.18426,
title = {Repeated Interaction Scheme for the Quantum Simulation of Non-Markovian Electron Transfer Dynamics},
author = {Lea K. Northcote and Matthew S. Teynor and Gemma C. Solomon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.18426},
year = {2025}
}