一种通用且高效的混合数字-模拟费米子量子模拟器

该团队提出了一种通用框架,用于利用费米子超冷原子平台进行量子模拟,展示了现有硬件上的变分算法如何能够模拟远超硬件原生哈密顿量的多体系统。该研究的分析表明,研究团队可以在量子演化时间 \(T\sim O(\mathrm{poly}(1/ε))\)(对数修正项内)内,通过多项式增长的方式,对一大类无间隙目标哈密顿量(针对局域可观测量)的基态性质进行量子模拟,相对于朴素经典算法(如精确对角化)实现了指数级加速。研究人员提供了数值证据和理论论证,证明这一结论适用于三种性质迥异模型中的能量密度、密度-密度及自旋-自旋关联——排斥性哈伯德模型;引入配对现象的最近邻吸引相互作用增强型哈伯德模型;以及引入规范场与分数量子霍尔效应的霍夫施塔特-哈伯德模型。该工作展示了利用现有费米子平台对远超硬件原生实现模型的量子模拟能力。

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提交arXiv: 2026-06-03 23:44

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