量子模拟中何时采用随机化策略更具优势?
该研究团队探究了哈密顿模拟从随机化方法中获益的适用场景。通过提出基于复合随机分解的稀疏QSVT(量子奇异值变换)构建方案,研究人员对主导项采用确定性处理,而对较小贡献项实施随机采样。尤为关键的是,团队系统分析了随机误差和近似误差在块编码与QSVT过程中的传播机制。为验证该方法效能,研究人员构建了具有可控系数离散度、局域性及项数的随机哈密顿量集合,这些专门设计的算例更有利于展现随机化优势,从而提供了该方法实际效益的上界。 研究发现,对于包含大量项且系数分布高度非均匀的哈密顿量,随机化方法能使门操作数量降低达一个数量级。但这种优势仅限于中等精度需求场景(目标误差约ε∼10^-3时出现效能交叉点)——随着目标误差减小,确定性方法将展现出更高效率。虽然量子化学哈密顿量部分适用于该精度区间,但真实体系具有诸如对易关系等未被模型捕获的额外结构特征,这些特性预期会进一步凸显确定性方法的优势。

