可证高效的量子热态制备:通过局域驱动实现

对于给定哈密顿量H,制备对应的热密度矩阵ρβ∝e-βH是量子多体物理研究的核心问题,尤其在利用量子计算机进行研究时尤为关键。虽然近期可高效模拟的林德布拉德主方程的构建从理论上解决了该问题(其稳态ρβ已被严格证明[C.-F. Chen等人,arXiv:2311.09207]),但实际实施需要大规模量子计算资源,在当前乃至近期量子设备上仍具挑战性。该团队在此提出一种近似制备量子热态的方案,仅需重复实施三种现成技术:(a) H的类比模拟;(b) 严格局域但随时间变化的辅助量子比特耦合;(c) 辅助比特的复位。该方案给出了与H具体物理细节无关的严格性能保障,仅需知晓其局域性特征即可。

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