通过簇可加块对角化实现热力学极限中单准粒子激发的量子算法
该研究团队提出了一种结合数值关联团簇展开(NLCEs)和变分量子本征求解器(VQE)的量子算法,用于计算热力学极限下的准粒子激发能。该方法通过单酉变换实现团簇哈密顿量的块对角化处理,并采用投影式团簇可加性变换(PCAT)对酉算子进行后处理,以满足NLCE收敛的关键条件——团簇可加性。研究团队在横场伊辛模型(TFIM)的一维、二维及含纵场情形下进行基准测试,计算了高场极化相中的准粒子色散关系。 通过比较迹最小化与基于方差的两类代价函数,研究人员证明了哈密顿变分拟设(HVA)的有效性。对于纯TFIM模型,仅需⌈N/2⌉层结构即可使NLCE+VQE结果与精确对角化解完全吻合;而对于破坏宇称对称性、必须使用PCAT的含纵场TFIM模型,⌈N/2⌉层和N层结构均能随团簇尺寸增大而收敛,其中N层结构具有更高精度。 该工作确立了PCAT作为团簇可加性框架的价值,将变分量子算法通过NLCE扩展至热力学极限下的激发态计算。虽然以VQE为例进行演示,但仅需低能本征态信息的PCAT后处理方案可适用于任何量子本征态制备方法。
量科快讯
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