可扩展的费米子编码在噪声量子计算机上的性能模拟
具有数千量子比特的量子计算机最具吸引力的应用之一是量子模拟。模拟费米子系统既是一个具有明确现实应用价值的问题,也是一项计算复杂度极高的任务。要在量子计算机上模拟费米子系统,首先需要将费米子哈密顿量映射为量子比特哈密顿量。其中最主流的映射方法是约旦-维格纳编码,但该方法因部分编码算子的高权重导致效率低下。为此,研究人员提出了替代性的局域编码方案,通过恒定倍数增加所需量子比特数来解决这一问题。某些此类编码方案具有局域稳定子——即作为被编码费米子模式逻辑恒等式的泡利算子。针对这种情况,一个自然的误差缓解方案是测量这些稳定子,并丢弃测量结果为-1的运算过程。 该研究团队利用高性能稳定子模拟器,在经典计算机上模拟了称为“德比-克拉森编码”的局域编码性能,并将其与约旦-维格纳编码及三叉树编码进行对比。相较于先前研究,本次模拟采用了更复杂的误差模型和显著更大的系统规模(最大达18×18)。研究发现,德比-克拉森编码后选择方法所需的高采样要求,限制了其在近期设备中的适用性,这呼吁开展更多具有编码特异性的电路优化工作。
