绝热制备热态及噪声量子计算机上的熵噪关系

该研究团队探讨了在量子计算机上制备有限温度下的热平衡态问题。研究表明,在满足热化假设条件下,通过采用与绝热基态制备相同的方法——即用含时插值哈密顿量对简单哈密顿量的初始热吉布斯态进行绝热演化,可以制备出局部热平衡态。研究指出,绝热演化过程中局域密度矩阵的熵密度保持守恒,因此可以计算最终态的熵和能量,进而确定其温度。 研究团队还证明,在硬件噪声存在的情况下,可以利用镜像电路评估噪声演化产生的熵。数值模拟表明,这种热态制备协议具有噪声鲁棒性,体现在量子计算机测得的能量-温度曲线对噪声表现出显著的稳定性。研究人员进一步提出了一种协议,用于评估实际Trotter动力学实现中的非绝热性缺陷。 该工作在Quantinuum公司的H1-1离子阱设备上进行了测试。实验测得:硬件上实现的包含640个双量子比特门的电路,每个位点产生熵值为0.166±0.0045,这为状态制备提供了基准度量。研究团队最终成功制备了5×4尺寸伊辛模型的热态,测量温度为2.56±0.26。

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