利用或表示量子代数实现量子多体动力学的大规模模拟

高性能数值方法不仅对推进量子多体物理研究至关重要,也为与新兴量子计算平台的整合提供了可能。该研究团队提出了一种基于或表示量子代数(ORQA)的可扩展通用并行量子模拟算法。该框架适用于任意自旋系统,并能自然地与海森堡绘景中的量子电路模拟相结合——这一特性与近期超导量子比特处理器的大规模实验高度相关[Kim等,《自然》第618卷第500页(2023年)]。作为基准测试,研究人员在127量子比特的重六边形晶格上模拟了受击伊辛模型,追踪了多达1万亿个泡利串的局域磁化时间演化。在“富岳”超级计算机上运行时,该算法展现出直至2^17个并行进程的强扩展性,通信开销近乎线性。这些成果确立了ORQA作为量子多体动力学实用高效工具的地位,并凸显了其融入量子-经典混合计算框架的潜力,为近期张量网络和代理模拟技术的进展提供了有力补充。

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