使用双变量量子信号处理模拟非厄米哈密顿量

该团队实现了非厄米哈密顿量 $H_{\mathrm{eff}} = H_R + iH_I$ 的查询最优量子模拟,其中 $H_R$ 为厄米算符且 $H_I \succeq 0$,该方法采用了具有非对易信号算子的量子信号处理(QSP)双变量扩展。该算法将相互作用绘景中的戴森级数编码为双环面上的多项式,并通过结构化的多变量QSP(M-QSP)电路实现。一个恒定比率条件保证了具有任意非对易信号算子的M-QSP电路能够进行标量角度求解。一种保持次数的平方和谱分解方法允许在双变量情形下构造标量互补多项式。角度在经典预处理步骤中确定性计算,运行复杂度为 $\mathcal{O}(d_R \cdot d_I)$。算符范数 $α_R$ 和 $β_I$ 以加法形式贡献查询复杂度 $\mathcal{O}((α_R + β_I)T + \log(1/\varepsilon)/\log\log(1/\varepsilon))$,这与分离预言机模型中的信息论下界相匹配,其中 $H_R$ 和 $H_I$ 通过独立块编码进行访问。后选择成功概率为 $e^{-2β_I T}\|e^{-iH_{\mathrm{eff}}T}|ψ_0\rangle\|^2\cdot (1 - \mathcal{O}(\varepsilon))$,该概率可分解为来自固有障碍的状态依赖因子 $\|e^{-iH_{\mathrm{eff}}T}|ψ_0\rangle\|^2$ 和来自多项式块编码的开销因子 $e^{-2β_I T}$。
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提交arXiv: 2026-05-12 17:40

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