在一个受挫伊斯林环模型中穿越指数级微小瓶颈的连续时间量子控制
连续时间量子退火(量子退火, QA)是一种用于准备非平凡多体系统基态的策略。其标准形式下,动力学过程由简单驱动哈密顿量与目标问题哈密顿量之间的含时插值产生,通常采用线性调度实现。该方法面临小能谱间隙的关键瓶颈,这可能需要指数级增长的退火时间才能保证绝热性。在此,该团队展示了如何在阻挫伊辛环——一个具有指数级小瓶颈间隙的最简模型之一——中实现对退火调度方案的量子控制。通过采用修正CRAB方法优化平滑连续时间退火调度方案,并利用动力学数字化表示高效评估梯度,该团队构建了远超标准固定方案性能的协议。优化后的动力学通过强非绝热机制绕过瓶颈,尽管最小能隙呈指数级缩小,仍能高效制备基态。特别地,达到固定残余能量阈值所需的退火时间与系统尺寸呈线性增长而非指数增长。该团队还进一步检验了最低阶变分反绝热修正项,发现一旦允许调度优化,该修正项不会带来任何性能提升。

