特刊:纪念唐敖庆诞辰110周年——基于Cartan分解的近量子计算机格林函数计算

精确计算格林函数对于将实验观测与底层量子态联系起来至关重要。在时域中评估格林函数的主要挑战在于:如何在给定哈密顿量下高效模拟量子态演化——这一任务对于经典计算机上的强关联系统会呈现指数级复杂度。量子计算通过实现量子动力学的高效模拟,为突破这一障碍提供了可行路径。然而,对于相干时间和保真度受限的近期量子设备,实现时间演化算子所需的深层量子电路仍是实际应用中的重大挑战。该工作提出了一种基于嘉当分解的高效格林函数计算算法,该算法仅需固定深度的量子电路即可实现任意长时间的模拟。此外,通过利用因子化形式的幺正变换,研究人员构建了解析梯度以加速嘉当分解过程。该新算法被应用于模拟费米-哈伯德模型和横场伊辛模型的长时间格林函数,并通过傅里叶变换成功提取了谱函数特征。

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