学习阴影以预测量子基态关联性
该研究团队提出了一种受经典影子层析成像启发的变分方案,用于计算量子自旋哈密顿量的基态关联。影子层析技术通过重复随机测量(称为快照)构建的测量集合,可高效重构任意观测量在状态ρ上的期望值。该方案表明:当采用局部随机基测量时,仅需约N∼3^k logM/ϵ^2个快照即可将k局部观测量M的期望值推断至ϵ精度。反过来说,快照集合可被视为状态ρ的高效表示形式,特别适用于估计低权重观测量(如估算能量所需的局域哈密顿量项)。受此启发,研究人员设计了一种变分方案——用包含N个参数化快照的集合表示目标局域自旋哈密顿量的假定基态,并通过优化降低其能量值。受量子化学研究启发,该方案通过约化密度矩阵正定性等约束条件,确保预测关联与底层希尔伯特空间相容。与传统约化密度矩阵方法不同,通过学习测量结果的底层分布,可突破约束密度矩阵的限制获取更丰富关联。数值结果表明:该变分方法具有可并行化、高效模拟等优势,并能提供更完整的基态描述。
