利用平均哈密顿量实现矩阵乘积态的高效时间演化

量子多体系统(QMBS)的模拟一直是凝聚态物理和量子信息领域中长期存在且极具挑战性的难题,这源于系统希尔伯特空间呈指数级增长的特性。迄今为止,张量网络因其能有效捕捉所表征系统的纠缠特性,已成为研究此类量子体系的重要工具。其中,矩阵乘积态(MPS)作为经典张量网络架构之一,是模拟一维量子多体系统的标准方法。本研究提出了一种简洁而高效的方法,通过改进现有MPS算法来模拟含时哈密顿量的动力学过程,其精度和收敛速度均显著提升——相较于标准方法的一阶收敛性,新方法实现了二阶收敛。该团队将所提方法应用于钻石中氮空位色心单自旋链的动力学模拟(这类体系在实际可扩展量子技术中具有应用潜力),发现对于包含数个氮空位中心的系统,在中等步长条件下平均误差可降低约1000倍。该工作为含时哈密顿量作用下量子多体系统的高效模拟开辟了新途径。

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提交arXiv: 2026-02-04 19:00

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