Algoritmi quantistici a doppia parentesi per la diagonalizzazione

Algoritmi quantistici a doppia parentesi per la diagonalizzazione

Marek Gluza

Scuola di Scienze Fisiche e Matematiche, Nanyang Technological University, 21 Nanyang Link, 637371 Singapore, Repubblica di Singapore

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Astratto

Questo lavoro propone iterazioni a doppia parentesi come struttura per ottenere circuiti quantistici diagonali. La loro implementazione su un computer quantistico consiste nell'intrecciare evoluzioni generate dall'Hamiltoniana di input con evoluzioni diagonali che possono essere scelte variazionalmente. Non sono necessari costi generali di qubit o operazioni unitarie controllate, ma il metodo è ricorsivo, il che fa sì che la profondità del circuito cresca esponenzialmente con il numero di passaggi di ricorsione. Per rendere praticabili le implementazioni a breve termine, la proposta include l'ottimizzazione dei generatori di evoluzione diagonale e delle durate delle fasi di ricorsione. Infatti, grazie a questi esempi numerici mostrano che il potere espressivo delle iterazioni a doppia parentesi è sufficiente per approssimare gli autostati dei modelli quantistici rilevanti con pochi passi di ricorsione. Rispetto all'ottimizzazione della forza bruta dei circuiti non strutturati, le iterazioni a doppia staffa non soffrono delle stesse limitazioni di addestrabilità. Inoltre, con un costo di implementazione inferiore a quello richiesto per la stima della fase quantistica, sono più adatti per esperimenti di calcolo quantistico a breve termine. Più in generale, questo lavoro apre un percorso per la costruzione di algoritmi quantistici mirati basati sui cosiddetti flussi a doppia parentesi anche per compiti diversi dalla diagonalizzazione e amplia così il kit di strumenti di calcolo quantistico orientato verso problemi di fisica pratica.

Un metodo per preparare su un computer quantistico gli stati di materiali complicati.

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