量子帕尔杜斯变换:高效电路及其应用
该研究团队提出了“量子帕尔杜斯变换”——一种用于二次量子化中无自旋费米子哈密顿量块对角化的高效量子算法。该算法实现了2d模费米子福克空间占据数基与覆盖U(d)×SU(2)群不可约表示的盖尔范德-泽特林(GT)态之间的等距映射,后者以总粒子数N、全局自旋S、自旋投影M及U(d)GT模式构成的明确指标为基底。该工作具体实现了豪威发现并由帕尔杜斯和沙维特在1970年代发展为计算化学中“酉群方法”(UGA)的反称酉-酉对偶性。帕尔杜斯变换使UGA工具可直接应用于量子计算化学,能实现无自旋哈密顿量的最大稀疏表示、高效制备组态状态函数,并通过SU(2)角动量耦合直接诠释量子化学约化密度矩阵元。该变换还可将量子信息编码至新型“无消相干子系统”,应用于通信与误差缓解。该成果可视为二次量子化中量子舒尔变换的广义化,其可行性由泡利不相容原理保证。研究不仅完整推导了底层对偶性,更提供了具有O(d3)托夫利复杂度的容错电路编译方法,为UGA范式推动量子计算机模拟的重大进步奠定了基础。
