将VQE作为海森堡自旋玻璃哈密顿量上QPE的初始态制备
量子相位估计(QPE)是利用量子计算机求解量子哈密顿量基态能量的核心量子算法。在科学和商业价值方面,物理系统基态能量计算是量子计算最有前景的应用场景之一,且有望超越经典替代方案。然而,这一前景取决于能否为QPE提供与真实基态具有显著重叠的初始态。通过大规模(经典)数值计算,该团队研究了NISQ时代的VQE(变分量子本征求解器)算法能否有效制备具有高重叠态的、无序全连接各向异性海森堡自旋玻璃量子哈密顿量(最多15个量子比特)的初始态。研究发现:(i)与广泛持有但鲜有数值验证的观点一致——VQE通常无法有效收敛到该团队哈密顿量的基态,这是VQE因梯度消失、局部极小值等多种因素而广为人知的问题;(ii)低能态不一定具有大的基态重叠,但两者通常存在相关性;(iii)在VQE拟设中增加超过三层既不能改善重叠度,也无法提升找到的能量值;(iv)最佳重叠度随哈密顿量系统规模增大而下降的幅度并非强烈指数衰减,这表明VQE有潜力成为QPE的启发式态制备算法。
量科快讯
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