通过施密特谱优化实现量子态制备
该研究团队提出了一种用于系统设计浅层量子电路的高效算法,该算法可制备以矩阵乘积态(MPS)表示的多体量子态。该方法通过施密特谱优化(SSO)在保持MPS表示固有纠缠结构的同时最小化电路深度,从而在近期量子硬件上实现可扩展的量子态制备。其核心思想是使用一系列优化后的局域幺正操作对目标MPS进行“解纠缠”,然后逆向该过程获得态制备电路。具体而言,研究人员直接在中间态的施密特谱上定义损失函数,并利用自动微分优化每个电路层以系统性降低纠缠熵。当学习到解纠缠序列后,取优化幺正操作的伴随算子即可获得从全零计算态近似重构目标MPS的浅层电路。该工作对局部哈密顿量基态的一系列MPS近似进行了SSO基准测试,展示了当前最优的浅层电路性能——相比现有方法将精度提升达一个数量级。最后,数值证据表明SSO有效缓解了先前基于解纠缠方法中观察到的时间复杂度不利缩放问题。
量科快讯
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