在非随机量子退火中的量子资源

量子退火通过制备目标哈密顿量的基态,有望解决组合优化问题。然而,标准退火协议是stoquastic的,因此可以通过无符号问题的量子蒙特卡洛方法进行模拟。为了获得真正的量子优势,已有研究提出使用非stoquastic催化剂哈密顿量。这些哈密顿量仅在协议中间阶段活跃,对于某些问题,可以将一阶量子相变转化为二阶量子相变,从而在stoquastic协议基础上实现指数级加速。同时,非stoquastic催化剂使得量子蒙特卡洛方法失效。然而,其他经典计算方法如何受非stoquastic项影响,仍是一个悬而未决的问题。该工作通过计算量子资源——纠缠熵和稳定子Rényi熵——来回答这一问题,这些资源的存在使得基于张量网络和稳定子表格方法的经典计算变得指数级困难。该研究将此类资源与两个典型基准模型(全连接 \(p\)-自旋模型和几何局域伊辛模型)沿退火路径的谱隙进行了比较。尽管精确行为对底层模型和退火路径有微妙的依赖性,但该团队的数值结果一致表明,在深度非stoquastic区域中,纠缠和非稳定子性质的标度至少得以维持,在某些情况下甚至显著增强。因此,该研究的结果表明,非stoquastic退火中量子性能的提升与量子计算资源的显著存在相吻合。

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提交arXiv: 2026-06-08 18:00

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