量子微分方程求解器:基于混合振荡器-量子比特的哈密顿量模拟线性组合方法

我们提出了一种混合振子-量子比特形式的线性组合哈密顿模拟(LCHS)方法,用于求解线性常微分方程。与纯量子比特LCHS中使用离散变量(DV)辅助寄存器表示求积规则不同,该方法将LCHS核编码到连续变量(CV)辅助模式中,从而消除了显式的$O(\log M_a)$辅助量子比特开销,其中$M_a$是DV求积规则中离散积分项的数量。我们推导了理想核态制备中两种主要近似机制的解析误差界,结果表明对于Schwartz类核,在截断阈值$N$下具有超代数收敛性。所需的CV非高斯性由有限压缩-福克核态捕获,其一般具有恒星秩$N-1$,从而将截断阈值确定为该预言机非高斯资源的离散度量。对于混合振子-量子比特演化,我们还获得了一个乘积公式界,表明达到误差$ε_t$时,$p$阶公式需要$O(t^{1+1/p}(Γ_{p,N}/ε_t)^{1/p})$个Trotter步,其中$Γ_{p,N}$包含由截断位置算子范数$\|\hat{x}\|_N$的幂加权的泡利交换子项。我们进一步推导了获取所需振子测量结果概率的扰动界,表明在算子范数意义上对理想LCHS预言机进行$ε$逼近的实现,仅会在后选择概率中引入$O(ε)$的扰动。在热方程基准测试中,Law-Eberly协议实现了至少99.90%的端到端解保真度。与基于矩阵乘积态的DV LCHS实现相比,进一步表明混合结构使用了更为紧凑的预言机描述,并降低了电路成本。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-11 15:20

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