辛普利克 H2 模型降阶方法用于高维线性量子系统

针对高维线性量子系统,在物理可实现性约束下研究了 ℋ₂ 模型降阶问题。该约束要求保持正则对易关系及量子输入-输出结构,因此无法直接使用标准投影方法。本文提出了一种辛Petrov-Galerkin框架,在该框架中降阶模型通过构造自动满足物理可实现性恒等式。 在此框架内,发展了迭代有理Krylov算法的辛变体,称为量子IRKA(Q-IRKA)。每次迭代中,通过移位线性求解生成一个丰富的切向有理Krylov池,随后利用格拉姆-施密特型过程提取辛基,并与辛共轭配对后归一化,使得降阶试验空间满足正则辛约束。插值点根据当前降阶模型极点的选定镜像像进行更新,而降阶矩阵则完全通过保结构投影获得。 针对低通道振荡器链系统以及玻色子Kitaev链启发式基准的数值实验表明,Q-IRKA对大规模线性量子系统具有有效性。辛性与物理可实现性可保持至机器精度,并以适中的计算成本获得精确的降阶模型。结果还表明,降阶质量在很大程度上依赖于耗散几何结构、通道布局、非均匀性及降阶阶数。这些发现表明,线性量子系统的可扩展ℋ₂模型降阶能够在严格保持底层物理结构的前提下实现。
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提交arXiv: 2026-05-08 02:38

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