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2025 article

Trotter error timescaling separation via commutant decomposition

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Le résumé fourni par la source

Suppressing the Trotter error in dynamical quantum simulation typically requires running deeper circuits, posing a great challenge for noisy near-term quantum devices. Studies have shown that the empirical error is usually much smaller than the one suggested by existing bounds, implying the actual circuit cost required is much less than the ones based on those bounds. Here, we improve the estimate of the Trotter error over existing bounds, by introducing a general framework of commutant decomposition that separates disjoint error components that have fundamentally different scaling with time. In particular we identify two error components that each scale as $O({\ensuremath{\tau}}^{p}t)$ and $O({\ensuremath{\tau}}^{p})$ for a $p\mathrm{th}$-order product formula evolving to time $t$ using a fixed step size $\ensuremath{\tau}$, implying one would scale linearly with time $t$ and the other would be a constant of $t$. We show that this formalism not only straightforwardly reproduces previous results but also provides a better error estimate for higher-order product formulas. We demonstrate the improvement both analytically and numerically. We also apply the analysis to observable error relating to the heating in Floquet dynamics and thermalization, which is of independent interest.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Trotter error timescaling separation via commutant decomposition
Date Crossref
11/02/2025
Éditeur
American Physical Society (APS)
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

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