基于欧几里得-蒙特卡洛信息的标量场理论量子模拟基态制备

量子模拟器在研究量子场论的动力学特性方面展现出巨大潜力。然而,为其制备精确的非平庸初始态具有挑战性。经典欧氏时间蒙特卡洛方法能提供量子模拟所需目标态的大量信息,因此有必要利用这些信息协助量子模拟器的态制备。为此,该研究团队提出了一套全经典流程,用于生成高效的量子电路来制备1+1维相互作用标量场理论的基态。该流程的第一环节是基于玻色量子系统星层级的变分波函数族;第二环节是经典矩优化过程,通过惩罚选定基态关联函数(即矩)的偏差来增强标准变分能量最小化,其基态矩值来源于经典欧氏方法。所得态产生的基态能量估计值相当,但展现出独特的关联特性和局域非高斯性;第三环节是将矩优化波函数转换为高效量子电路,其渐近成本随系统规模呈多项式增长。该工作开创了系统应用经典获得态知识的方法,为制备自然界重要量子场理论的精确初始态开辟了道路。

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