Stochastic modelling of complex systems plays an essential, yet often computationally intensive role across the quantitative sciences. Recent advances in quantum information processing have elucidated the potential for quantum simulators to exhibit memory advantages for such tasks. Heretofore, the focus has been on lossless memory compression, wherein the advantage is typically in terms of lessening the amount of information tracked by the model, while -- arguably more practical -- reductions in memory dimension are not always possible. Here we address the case of lossy compression for quantum stochastic modelling of continuous-time processes, introducing a method for coarse-graining in quantum state space that drastically reduces the requisite memory dimension for modelling temporal dynamics whilst retaining near-exact statistics. In contrast to classical coarse-graining, this compression is not based on sacrificing temporal resolution, and brings memory-efficient, high-fidelity stochastic modelling within reach of present quantum technologies.


翻译:量子信息处理方面的最新进展阐明了量子模拟器为这些任务展示记忆优势的潜力。 由此可见,重点一直放在无损记忆压缩上,其优势通常是减少模型跟踪的信息量,而减少记忆量(可以说更实际)并不总是可能的。在这里,我们处理的是连续时间过程量子随机模拟的损耗压缩案例,引入了量子状态空间粗缩缩缩缩法,该方法大大减少了模拟时间动态所需的记忆量,同时保留了近乎精确的统计数据。与典型的粗略压缩相比,这种压缩并非以牺牲时间分辨率为基础,而是将记忆效率高、高纤维性随机性建模推到现有量子技术所覆盖的范围。

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