量子-经典嵌入方法:通过幽灵古兹维勒近似增强相关电子系统模拟

在当前量子硬件上模拟关联材料仍面临量子资源有限的挑战。量子嵌入方法为解决该问题提供了可行路径,其通过将体系统映射到有效杂质模型来降低计算复杂度,从而使模拟在容错前及早期容错量子设备上更具可行性。该研究团队开发了一种基于幽灵Gutzwiller近似的新型量子-经典混合嵌入框架,实现了对关联电子系统基态性质和谱函数的量子增强模拟。 通过自适应变分量子算法在状态向量模拟器上分析电路复杂度,研究人员将其应用于无限维Hubbard模型,幽灵模式数量从3增加到5时,电路深度相应从16层增至104层。采用真实噪声模型考察噪声效应时,发现其对Hubbard能带谱权重产生显著影响。为缓解该影响,该工作采用Iceberg量子误差检测码,在模拟中实现了高达40%的误差削减。最终,研究在IBM和Quantinuum量子硬件上进行了密度矩阵估计精度基准测试,测试平台具有不同的量子比特连接性,并应用了多级误差缓解技术。

量科快讯