用于求解Liouvillian间隙的变分量子算法

在开放量子系统中,Liouvillian间隙表征了系统向稳态弛豫的时间。然而,由于希尔伯特空间的指数增长以及Liouvillian超算符的非厄米特性,准确计算这一量值极为困难。该研究团队提出了一种变分量子算法,用于高效估计Liouvillian间隙。通过利用Choi-Jamiokowski同构,该团队将问题重新表述为寻找有效非厄米哈密顿量的第一激发能。该方法采用正交约束下的方差最小化来定位第一激发态,并采用两阶段优化方案以提高收敛性。此外,针对具有简并稳态的情况,该团队引入了一种迭代能量偏移扫描技术。在耗散XXZ模型上的数值模拟证实了该算法在不同系统尺寸和耗散强度下的准确性和鲁棒性。这些结果表明了变分量子算法在近期量子硬件上模拟开放量子多体系统中的潜力。

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