虚时间的容错蒙特卡洛量子模拟

虚时间的容错蒙特卡洛量子模拟

时间戳：9年2023月8日上午39:XNUMX
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霍明霞1 和李颖2

1北京科技大学数理学院物理系、磁光电复合与界面科学北京市重点实验室, 北京 100083
2中国工程物理研究院研究生院, 北京 100193

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抽象

计算量子多体系统的基态特性是近期量子硬件的一个有前途的应用，对许多领域都有潜在影响。 传统算法量子相位估计使用深层电路，需要容错技术。 最近开发的许多量子模拟算法以不精确和变分的方式工作，以利用浅层电路。 在这项工作中，我们将量子蒙特卡罗与量子计算相结合，提出了一种模拟虚时间演化和求解基态问题的算法。 根据修正的 Cauchy-Lorentz 分布，通过对具有随机演化时间的实时演化算子进行采样，我们可以计算虚时间演化中可观测值的期望值。 我们的算法在给定电路深度以所需精度以多对数方式增加的情况下接近精确解。 与量子相位估计相比，Trotter 步数，即电路深度，可以小数千倍，以在基态能量上达到相同的精度。 我们在各种模型的数值模拟中验证了由有限电路深度引起的 Trotterisation 错误的弹性。 结果表明，即使没有完全容错的量子计算机，蒙特卡洛量子模拟也很有前途。

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