σ-VQE:利用浅层量子电路制备量子多体疤痕激发态

该研究团队提出并测试了一类变分量子本征求解器(VQE),将其命名为σ-VQE。该算法旨在靶向能谱中段的本征态并制备量子多体疤痕态。该方法利用了中等规模含噪声量子设备在生成通用高纠缠态方面的能力局限性这一特点:改进后的VQE将低深度量子电路与能量选择性目标函数相结合,该函数会显式惩罚选定目标能量附近的能量方差。由于浅层电路的表达能力有限,成本函数会优先选择诸如疤痕态等非典型的低纠缠本征态。团队通过在包含多体疤痕态的两类互补模型体系(白石-森埋入方法和矩阵乘积态母哈密顿量构造)中验证了这一机制。针对非线性成本函数,研究人员设计了与比特间对易分组及比特串复用相兼容的无偏估计方案。研究团队在IBM Fez(Heron r2量子处理器)上完成了小规模系统的原理验证演示。这些结果既支持其作为实用“疤痕态探测器”的应用前景,也为其作为初始化非热本征态支持动力学演化的态制备原语提供了依据。

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提交arXiv: 2026-02-24 13:21

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