2019-04-13 07:04:01
量子模拟比预期更稳定

定位现象提高了量子计算机解决量子多体问题的准确性。对于传统计算机而言,这些问这使得可以使用当今可用的量子器件实现这种数字量子模拟。

量子计算机承诺以指数方式比任何经典机器更快地解决某些计算问题。 “一个特别有前景的应用是利用数字量子模拟概念的量子多体问题的解决方案,”德国德累斯顿Max Planck综合物理研究所的Markus Heyl说。 “这种模拟可能会对量子化学,材料科学和基础物理产生重大影响。”

在数字量子模拟中,目标量子多体系统的时间演化是通过一系列基本量子门通过离散时间演化来实现的,这个过程称为Trotterization。 “然而,一个根本性的挑战是对内在误差源的控制,这是由于这种离散化而出现的,”Markus Heyl说。

他们与国际同事一起在最近的一篇Science Advances文章中表示,通过量子干涉限制时间演变的量子定位强烈地限制了局部可观测量的这些误差。

比预期更强劲

“因此,数字量子模拟本质上比人们对全球多体波函数的已知误差界限所期望的要强大得多,”Heyl说。这种鲁棒性的特征在于作为由所谓的Trotter步长测量的所利用时间粒度的函数的尖锐阈值。阈值将具有可控Trotter误差的规则区域分开,其中系统表现出时间演化算子的本征态空间中的定位,来自量子混沌状态,其中误差快速累积,使得量子模拟的结果不可用。

“我们的研究结果表明,具有相对较大的Trotter步骤的数字量子模拟可以保留局部可观测量的受控Trotter误差,”Markus Heyl说。 “因此,可以减少忠实地表示所需时间演变所需的量子门操作的数量,从而减轻不完美的单独门操作的影响。”这带来了数字量子模拟,用于经典地挑战当前量子器件的量子多体问题。

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