模拟非线性薛定谔化中时间依赖性与非线性经典振子

该研究团队提出了一组用于模拟含2^n个耦合经典振子系统动力学的量子算法(例如由弹簧耦合的2^n个质点),这些系统可包含时变作用力、时变刚度矩阵及弱非线性相互作用。此项对谐振子模拟算法的推广通过称为"非线性薛定谔化"的方法实现——该方法先将动力学系统约化为非线性薛定谔方程,继而通过微扰技术进一步约化为时不变薛定谔方程。方程线性化过程采用了一种创新方法,使得非线性薛定谔方程的动力学能在更高维空间中近似为线性薛定谔方程,从而可应用哈密顿量模拟算法来模拟最终系统的动力学行为。当经典动力学系统的性质可被高效查询且初态可有效制备时,该量子算法复杂度对n呈多项式关系,对大多数动力学系统的演化时间则呈现近线性关系。该工作突破了量子算法在模拟非保守性和非线性经典系统时的关键局限,显著拓展了量子算法的应用范围。

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