在噪声量子比特上实现Holstein-Primakoff变换的数字量子模拟
多体系统的量子模拟为探索超越经典计算能力的集体量子动力学提供了强大手段。尽管自旋和费米子模型已在数字量子计算机上得到广泛模拟,但玻色子系统在可编程量子处理器上的模拟常因玻色子模式固有的巨大希尔伯特空间而受阻。该工作利用Holstein-Primakoff(HP)变换研究玻色子模式的数字量子模拟,并在云端超导量子处理器上实施该方案。研究人员在量子硬件上实现了两个代表性模型:(i)受驱谐振子与(ii)Jaynes-Cummings模型。通过量子模拟获得的数据,该团队系统性地分析了算法误差与硬件误差间的相互作用,以确定最优模拟参数。主要算法误差源于HP映射中使用的有限量子比特数及时演化中的有限Trotter步数,而硬件误差主要来自门操作保真度不足、退相干及读出误差。该研究推动了当前可用云端量子处理器上涉及玻色自由度的多体系统数字量子模拟,并提供了可扩展至更复杂自旋-玻色子及多模腔模型的框架。
量科快讯
1 天前
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