Simulation quantique Monte Carlo résistante aux erreurs du temps imaginaire

Simulation quantique Monte Carlo résistante aux erreurs du temps imaginaire

Horodatage: 9 février 2023 8:39

Mingxia Huo1 et Ying Li2

1Département de physique et laboratoire clé de Pékin pour les sciences des composites et des interfaces magnéto-photoélectriques, École de mathématiques et de physique, Université des sciences et technologies de Pékin, Pékin 100083, Chine
2Graduate School of China Academy of Engineering Physics, Pékin 100193, Chine

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Abstract

Le calcul des propriétés de l'état fondamental des systèmes quantiques à plusieurs corps est une application prometteuse du matériel quantique à court terme avec un impact potentiel dans de nombreux domaines. L'estimation de phase quantique de l'algorithme classique utilise des circuits profonds et nécessite des technologies tolérantes aux pannes. De nombreux algorithmes de simulation quantique développés récemment fonctionnent de manière inexacte et variationnelle pour exploiter des circuits peu profonds. Dans ce travail, nous combinons Monte Carlo quantique avec l'informatique quantique et proposons un algorithme pour simuler l'évolution en temps imaginaire et résoudre le problème de l'état fondamental. En échantillonnant l'opérateur d'évolution en temps réel avec un temps d'évolution aléatoire selon une distribution de Cauchy-Lorentz modifiée, nous pouvons calculer la valeur attendue d'une observable en évolution en temps imaginaire. Notre algorithme s'approche de la solution exacte étant donné une profondeur de circuit augmentant polylogarithmiquement avec la précision souhaitée. Par rapport à l'estimation de phase quantique, le nombre de pas de Trotter, c'est-à-dire la profondeur du circuit, peut être des milliers de fois plus petit pour obtenir la même précision dans l'énergie de l'état fondamental. Nous vérifions la résilience aux erreurs de trotterisation causées par la profondeur finie du circuit dans la simulation numérique de divers modèles. Les résultats montrent que la simulation quantique de Monte Carlo est prometteuse même sans ordinateur quantique totalement tolérant aux pannes.

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Cité par

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