数字化量子模拟中的量子β-FPUT晶格:公式化与资源评估

低维系统中的热传导因非谐性和长寿命的振动关联而显著偏离傅里叶行为,这给传统计算方法带来了挑战。β-费米-帕斯塔-乌拉姆-辛格(β-FPUT)链为研究反常输运提供了一个最小非线性晶格模型,但其量子实时动力学仍难以通过经典方法获得。该团队开发了一个基于第一量子化的数字量子模拟框架,用于量子β-FPUT晶格,目标指向容错量子计算机。通过直接处理离散化的晶格位移而非截断的声子占据空间,该方法能够捕捉非谐相互作用,同时避免玻色子编码的开销。该工作构建了用于实时演化的特罗特化电路模块,并引入了一种傅里叶模位移算子的埃尔米特正交分解方法,从而能够通过浅层量子电路实现模分辨的位移关联函数。该团队分析了完整模拟与测量流程所需的量子资源,在容错工作流程中提供了随系统尺寸和分辨率变化的量子比特数、门复杂度、电路深度及资源估计。这些结果为在容错量子硬件上模拟非线性低维晶格模型中的量子输运动力学建立了具体的算法蓝图。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-05-27 09:27

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