基于酉分解的量子Krylov算法实现费米子系统精确本征态的量子计算

量子Krylov算法已成为量子化学与多体物理模拟中的重要框架,在潜在量子加速优势与实际资源需求间实现了良好平衡。然而现有算法主要通过实/虚时间演化构建Krylov向量,这种方法存在三大缺陷:演化过程不精确、需人为设定时间步长参数Δt,且随着Δt增大会快速降低向量质量。本研究提出无需时间演化且能精确构建Krylov子空间的“酉分解量子Krylov算法”(QKUD),并给出量子计算机实施方案。该算法不仅在误差参数ε→0时严格精确,更因具备更优的误差标度关系(O(ε²) vs O(Δt)),在ε≠0时仍能生成比传统时间演化更精确的向量。仿真实验揭示三重优势:(i)小ε条件下QKUD可获得数值精确解;(ii)宽泛ε范围内保持稳定,展现低参数敏感性;(iii)能求解传统时间演化无法处理的问题。这一突破解决了量子Krylov算法的核心瓶颈——不精确性与步长参数敏感性问题,为开发具有更强量子优势前景的新一代算法开辟了道路。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-12-12 18:56

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