高效构建任意泡利和哈密顿量受控时间演化的量子线路

受控时间演化电路根据辅助量子比特的状态选择正向或反向的哈密顿量时间演化。这类电路是酉算子量子特征值变换、哈密顿量滤波及相关量子算法中的基本构建模块。直接实现方式需在时间演化电路的基本门中增加辅助控制,从而增加了双量子比特门数量、编译T深度和CX深度。该团队开发了一种高效的递归算法,对于任意泡利和哈密顿量,该算法将输入的泡利项分组,并为每组分配一个与组内项反对易的符号翻转泡利字符串,从而去除分组时间演化模块中的辅助控制。针对随机哈密顿量和结构化自旋哈密顿量的数值基准测试表明,该方法降低了编译T深度和编译CX深度。对于全连接条件下包含24个自旋的Kagome哈密顿量,与将哈密顿量分解为单个泡利项并通过直接向对应泡利旋转电路添加辅助量子比特来实现每项受控时间演化的传统方案相比,该构造方法将编译T深度降低了85.2%,编译CX深度降低了68.9%。
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提交arXiv: 2026-06-04 12:10

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