近似对易哈密顿量的取整
交换哈密顿量位于经典约束满足与量子多体物理的交界处,展现出丰富的量子结构,同时比一般非交换模型更易处理。然而,物理哈密顿量很少是严格交换的,这自然促使研究者关注几乎交换的哈密顿量。尽管具有相关性,近似交换的物理意义仍知之甚少。在本工作中,该团队展示了如何高效地将任意几乎交换的2-局域量子比特哈密顿量近似为交换哈密顿量:该团队提出了一种保持局域性的算法舍入技术,可将任意满足 \(\|[h_i,h_j]\| \leq ε\) 的2-局域哈密顿量 \(H=\sum_{i=1}^m h_i\) 映射到邻近哈密顿量 \(\hat{H}\),其各项两两交换,且整体距离 \(\|H-\hat{H}\| = O(m\,ε^{1/6})\)。因此,该研究证明,对于ε-几乎交换的2-局域量子比特哈密顿量,当 \(δ\gg mε^{1/6}\) 时,基态能量的δ-近似属于 \(\mathsf{NP}\) 类,从而将经典包含性远远扩展到交换情形之外。最后,该团队展示了该舍入框架的两个应用:几乎交换系统的吉布斯采样与快速哈密顿量模拟。

