在量子计算机上通过量子碰撞模型模拟马尔可夫量子过程的动力学
近年来,哈密顿动力学已在有噪声的中等规模量子设备上得到广泛应用。相比之下,马尔可夫量子动力学的实验演示仍然有限,因为量子计算机上实现非酉演化极具挑战性。量子碰撞模型通过将系统与辅助量子比特耦合以实现耗散,为解决这一问题提供了自然途径。然而,由于噪声、电路深度、辅助量子比特重置开销以及量子比特资源有限,先前在量子计算机上实现的量子碰撞模型通常仅限于一两个系统量子比特,且时间步长少于12步。在该工作中,研究团队在离子阱和超导量子计算机上,通过实验模拟了具有局域和非局域耗散的马尔可夫量子过程。通过采用硬件特定的辅助量子比特策略,该研究实现了多达七个系统量子比特(对应总共13个量子比特)以及40个时间步长的模拟。该团队的结果表明,即使针对同一物理模型,最优实现策略也强烈依赖于量子计算机的硬件特性。

