超越VQE与QPE:一种具有海森堡极限精度的抗噪声与采样误差量子算法

该论文提出了一种名为“见证量子时间演化(WQTE)”的新型量子算法,无需传统方法所必需的本征态制备环节即可高效计算任意量子系统的本征能谱——这是现有方法的关键局限。该算法通过利用单个辅助量子比特控制实时演化算子,并结合傅里叶分析技术,实现了多个本征能的并行解析。理论分析表明,该算法能达到海森堡极限精度,仅需参考态与目标本征态间存在非零波函数重叠即可运行,大幅降低了初始化复杂度。数值模拟验证了该算法在分子体系(如H4链)和晶格模型(如海森堡自旋系统)中的有效性,证实计算误差与最大演化时间成反比,同时对采样误差和量子噪声保持稳健性。在核磁共振量子处理器上的实验实施进一步验证了其在真实噪声环境中的可行性。与现有量子算法(如VQE、QPE及其变体)相比,WQTE展现出更优的电路深度效率、资源经济性和噪声鲁棒性,为含噪声中等规模量子(NISQ)器件上的本征能计算提供了颇具前景的解决方案。

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提交arXiv: 2026-03-18 17:27

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