通过本地控制实现硬件高效的量子相位估计

量子相位估计作为量子模拟的核心技术,能够研究多体量子系统的频谱特性。现有相位估计算法大多需要基于辅助量子比特状态实施全局幺正演化,这对当前量子设备构成重大挑战。该工作提出了一种仅需局部控制操作的量子相位估计新方法,显著降低了电路深度。该方法的创新核心在于高效测量时间演化算子期望值(即洛施密特回波)的复相位,适用于电路动力学和哈密顿动力学两种场景。通过追踪动力学过程中的相位变化,该方法以增加采样成本和经典后处理为代价换取电路深度的降低。该技术不依赖参考态,可适用于任何可高效制备的状态(无论其关联性强弱)。研究人员对采样复杂度进行了全面分析,并通过数值模拟验证了结果。该方法为利用现有量子设备测量大型多体量子系统频谱特性提供了实用化解决方案。

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