Simulação quântica de Monte Carlo resiliente a erros de tempo imaginário

Simulação quântica de Monte Carlo resiliente a erros de tempo imaginário

Carimbo de data / hora: 9 de fevereiro de 2023 8h39

Mingxiahuo1 e Ying Li2

1Departamento de Física e Laboratório Chave de Pequim para Compostos Magneto-Fotoelétricos e Ciências de Interface, Escola de Matemática e Física, Universidade de Ciência e Tecnologia de Pequim, Pequim 100083, China
2Escola de Pós-Graduação da Academia de Engenharia Física da China, Pequim 100193, China

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Sumário

Calcular as propriedades do estado fundamental de sistemas quânticos de muitos corpos é uma aplicação promissora de hardware quântico de curto prazo com um impacto potencial em muitos campos. A estimativa de fase quântica do algoritmo convencional usa circuitos profundos e requer tecnologias tolerantes a falhas. Muitos algoritmos de simulação quântica desenvolvidos recentemente funcionam de maneira inexata e variacional para explorar circuitos rasos. Neste trabalho, combinamos o Monte Carlo quântico com a computação quântica e propomos um algoritmo para simular a evolução do tempo imaginário e resolver o problema do estado fundamental. Ao amostrar o operador de evolução em tempo real com um tempo de evolução aleatório de acordo com uma distribuição de Cauchy-Lorentz modificada, podemos calcular o valor esperado de um observável na evolução em tempo imaginário. Nosso algoritmo se aproxima da solução exata dada uma profundidade de circuito aumentando polilogaritmicamente com a precisão desejada. Comparado com a estimativa de fase quântica, o número do passo Trotter, ou seja, a profundidade do circuito, pode ser milhares de vezes menor para atingir a mesma precisão na energia do estado fundamental. Verificamos a resiliência a erros de trotterização causados ​​pela profundidade finita do circuito na simulação numérica de vários modelos. Os resultados mostram que a simulação quântica de Monte Carlo é promissora mesmo sem um computador quântico totalmente tolerante a falhas.

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Citado por

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