参数化量子电路中的相变

相变是物理系统中最引人入胜的现象之一,然而其在临界点附近的行为仍然难以通过经典算法进行研究。参数化量子电路(PQCs)为在实际量子计算机上探索这类机制提供了前景广阔的研究途径。但若要利用其探测临界行为,参数化量子电路本身必须具有非平庸性并展现出相变与非解析性——这一特性迄今尚未被明确揭示。该工作揭示了在参数化量子电路中本征生成非解析性的机制。作为具体实现,研究人员构建了一类序列式参数化量子电路,其在无限体积极限下可观测量期望值呈现为电路参数的非解析函数,证明所制备的PQC态在非解析点处会发生相变。纠缠效应与所识别序参量在不同相中表现出迥异行为,从而绘制出PQC态的相图。该团队通过张量网络与泡利传播的经典模拟表明,此类PQC在相变点附近的模拟效率显著降低,这为利用具有相变特性的参数化量子电路实现实用量子优势提供了物理依据明确的路径。

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提交arXiv: 2026-03-29 05:52

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