使用非酉拟设缓解噪声引起的贫瘠高原:在分子电子输运中的应用
变分量子算法(VQAs)为在含噪中等规模量子(NISQ)硬件上模拟多体量子系统提供了一条有前景的路径。然而,其可扩展性受到噪声诱导荒芜高原(NIBPs)的严重限制——硬件噪声导致代价函数的梯度随电路深度指数级消失,使得优化无法进行。在该工作中,该团队证明在变分拟设中引入非酉元素可以缓解开放量子系统中的NIBPs。利用一个可解析处理的无限程耗散伊辛模型,该团队展示非酉拟设在去极化噪声存在时恢复了有限梯度,从而能够收敛到正确的对称破缺稳态。该团队还开发了一种Floquet型变分拟设,其中每一层重复相同的参数,将深度变分电路简化为一个有效量子信道,其不动点可直接分析。随后,该团队将这些思想拓展到一个实际的量子化学系统,通过使用基于第一性原理可极化QM/MM计算推导的哈密顿量和跃迁算符,模拟了寡聚苯乙炔-硫甲基(OPE-SMe)中的电子输运。研究结果表明,非酉变分拟设为在NISQ硬件上模拟开放系统稳态提供了一条可扩展且具有物理基础的路径,从而为克服当前量子硬件的局限性提供了一种方法。

