通过超对称哈密顿量实现拓扑动力学的量子光谱学研究

拓扑数据分析(TDA)通过全局不变量刻画复杂动力学,但经典计算方法对高维数据存在严重局限。该研究团队将时域动力学重新诠释为超对称(SUSY)哈密顿量的本征值谱,从而通过量子光谱学估算拓扑描述符。研究发现:零模态对应贝蒂数,而低激发态可量化拓扑特征的稳定性。通过将洛伦兹系统进行Takens嵌入,并在IBM量子硬件上实现资源高效的量子相位估计算法,研究人员观察到SUSY拉普拉斯算子的谱隙能够追踪同调结构的持续性。值得注意的是,该谱隙最小值与混沌起始点重合,而其重新打开则反映了吸引子的几何成熟度。该方法虽在小型复形上验证,但相比经典对角化具有指数级优势(从O(N³)降至poly(log N)),表明量子硬件可成为超越经典计算极限的数据拓扑结构光谱仪。

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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-11-28 13:25

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