量子算法的变分耗散框架

耗散工程作为一种通过工程化系统-环境相互作用来控制开放量子系统的方法,已引起越来越多的关注。标准变分量子电路通常由幺正操作构成,因此只能探索受限的状态族。为突破这一局限,该研究提出了一种变分耗散框架,将辅助比特辅助的工程化耗散融入参数化量子算法。在此框架中,仅含系统的变分层与可训练的耗散模块相结合,使得电路能通过辅助比特辅助的非幺正变换制备更广泛的混合态。在该框架下,同一辅助比特辅助的耗散模块被用于两个具有不同目标的代表性场景。对于基态搜索,该模块被集成到耗散变分量子本征求解器中,以改善向低能态的收敛性能。对于状态恢复,该模块被训练为恢复通道,以抑制制备噪声并增强与目标态的保真度。在这两种情况下,该模块均通过参数化的系统-辅助比特耦合,随后进行辅助比特重置和求迹来实现。该团队的结果表明,工程化耗散可作为可重用的可训练基元融入变分量子电路,而不仅被视为噪声源。在此意义上,所提出的框架将辅助比特辅助的耗散通道识别为一种具体的变分资源,可在统一设计中同时支持优化和恢复任务。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-25 13:35

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