一种用于模拟超导电路中林德布拉德动力学的多层张量网络压缩技术

设计超导量子硬件需要能够考虑各种偏离理想情况的仿真工具。这进而需要能够自动检测某些结构并利用它们使计算可行的方案。在此,该团队开发了一种基于张量网络的技术,用于模拟少数相互作用玻色子模式的林德布拉德动力学,并重点关注超导量子电路。该技术检测并利用了两种非常常见的情况:(i)密度矩阵是纯态或接近纯态;(ii)不同模式之间的纠缠是适度的(通常是类量子比特的)。然而,(iii)模式的占据数可以任意高(这使得简单的截断效率低下)。为了利用这些特征,该团队使用了三个不同嵌套级别的张量网络压缩:(i)对密度矩阵进行全局纯化处理;(ii)压缩不同模式之间的连接以考虑适度的纠缠;(iii)使用福克占据数的量子化表示。该团队展示了该技术在大猫量子比特仿真以及超导传输子量子比特电离仿真中的应用,证明了与暴力方法相比有数量级的加速。在后一个例子中,该技术将此前需在大型超级计算基础设施上进行的仿真,降级到笔记本电脑即可完成。该系统尺寸的良好扩展性应能使这些系统的真正计算机辅助设计成为可能。
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提交arXiv: 2026-05-26 18:00

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