基于处理器本征能量弛豫时间的NISQ开放量子系统硬件内生耗散模拟方法

《Scientific Reports》：Time-scaled quantum simulation of dissipative nanoelectronics with zero gate overhead

　　摘要模拟开放量子系统（OQS）对于研究量子热力学和材料科学至关重要。然而，含噪中等规模量子（NISQ）设备受到有限相干时间和门保真度的限制。传统的振幅衰减Lindblad动力学量子模拟需要主动耗散门和辅助环境，导致额外的双量子比特门开销和误差暴露。近期的噪声辅助方法通常保留主动控制、随机采样、特定设备的门工程或依赖缓解的后处理。在此，我们提出了一种硬件内在的时间缩放方法，消除了对主动耗散门的需求。通过将处理器的能量弛豫时间（T?）映射到原生的延迟指令，我们的方案无需为耗散通道引入额外的主动门或辅助量子比特。我们在两种IBM量子架构上实验验证了该方法，使用了单激发紧束缚模型的材料动机参数区域。测试的区域包括YIG启发的磁振子传输以及MoS?和石墨烯启发的光学声子传输。对于更深的4量子比特电路，经过校准的依赖于深度的延迟调度方案缓解了观察到的饱和趋势。最后，我们将同一模型应用于一个4量子比特单载流子弛豫示例。在受控的2量子比特基准测试中，内在延迟构建方法产生了比测试的随机重置和Stinespring比较方法更低的轨迹形状均方根误差。这些结果支持了一条资源高效的小规模耗散紧束缚模拟在NISQ处理器上的实现途径。