通过扩张模拟非幺正动力学的显式量子电路实现
量子模拟研究主要集中于幺正动力学,而众多物理与工程系统实际上受耗散导致的非幺正演化支配。最新研究表明,这类动力学可通过扩张技术嵌入更大的幺正框架,但其在量子电路上的具体实现仍待深入探索。
本文建立了一套连接扩张形式与显式量子电路构建的完整方案。在理论层面,研究者提出了一种专为量子实现设计的连续扩张算子离散化方法。该构造确保在全空间上获得精确斜厄米辅助生成元,无需施加人为约束即可满足矩条件。理论证明该方案达到全局误差界O(M−3/2 + M2−M/4),通过细化离散网格(即增加离散点数量M)可任意压制误差。
在算法层面,该工作证明扩张三元组(Fh, |rh⟩,⟨lh|)可实现高效量子模拟。结合幺正线性组合、QFT加法器等基本模块,以及制备辅助态的量子奇异值变换技术,框架所需资源量级介于O(log M)至O((log M)2)之间(依流程阶段而异)。系统算子H与K的块编码保留给具体应用场景,使该方法具备广泛适应性。
