无限维度的量子吉布斯采样:生成、混合时间与电路实现

该研究团队开发了一个严谨且可实现的框架,用于对受无界哈密顿量支配的无限维量子系统进行吉布斯采样。将耗散型吉布斯采样器扩展到有限维度之外会引发根本性障碍,包括生成元定义不明确、自然巴拿赫空间上谱间隙的缺失,以及可实现性与收敛保证之间的冲突。研究人员通过构建可分希尔伯特空间上的KMS对称量子马尔可夫半群克服了这些问题,这些半群不仅适定,还能在量子比特硬件上高效实现。 该工作的生成理论基于Dirichlet形式的抽象框架,并将其适配到可分希尔伯特空间上有界算子代数的情况。通过利用自伴生成元的谱特性,研究人员在迹距离下建立了定量收敛结果,包括快速热化的状态。与之相反,研究也发现对于某些哈密顿量,若保证可实现性而简单选择生成元,通常会导致相关演化失去收敛性,从而确立了可实现性与收敛性之间的强烈权衡。 该框架适用于包括薛定谔算子、高斯系统和玻色-哈伯德哈密顿量在内的广泛模型,并提供了一种将严格无限维分析与算法化吉布斯态制备相统一的途径。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-01 17:39

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