确定性基态制备:基于时间演化算子的幂-余弦滤波方法

量子多体基态的确定性制备是高级量子模拟的关键环节,但现有最优算法往往需要难以承受的硬件资源。本工作提出了一种基于幂余弦量子信号处理(QSP)滤波器的高效非变分基态制备方案。该方法摒弃复杂的块编码技术,直接利用单辅助量子比特控制的相干时间演化算子。通过引入电路中途测量重置(MCMR)技术,将空间开销降至最低,从而将迭代式非幺正滤波转化为深度时间相干操作。理论分析表明,该方案能以𝒪(Δ⁻²log(1/ε))的电路深度实现激发态的指数级压制,在实现简易性与渐进最优复杂度之间取得平衡。针对一维海森堡XYZ模型的数值模拟验证了本方法的理论严谨性与抗测量噪声特性。优势分析进一步揭示:在相同电路深度条件下,该方案性能超越标准Trotter化绝热态制备(TASP)达指数级。这种单辅助比特框架为早期容错(EFT)量子架构上的多体基态制备提供了极具实用性的确定性路径。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-02-23 07:01

量科快讯