非厄米多体相图的异常点锚定变分量子本征求解器:在NISQ硬件上桥接趋肤效应拓扑与纠缠临界性

该团队提出了双正交变分量子本征求解器(B-VQE),这是一种在含噪中等规模量子(NISQ)硬件上模拟非厄米多体系统的量子算法。非厄米量子物质展现出奇异点、宇称-时间对称性破缺和非厄米趋肤效应,但现有量子算法通常依赖高成本的后选择流程,且并非为捕获双正交本征态而设计。B-VQE采用独立变分电路分别表示非厄米哈密顿量的左、右本征态,并优化一个直接追踪非厄米相变的双正交目标函数。该框架包含一个奇异点探测器(EPD),通过硬件本征的聚合度指标识别奇异点,以及一个非厄米量子几何张量(NH-QGT)读出模块,可在相互作用多体系统中区分态拓扑与能带拓扑特征。为克服传统非厄米模拟所需的指数级开销,该团队开发了一种重要性采样缓解策略,在保持多项式计算规模的同时,消除了基于辅助量子比特的后选择需求。该团队在三个代表性模型上验证了该方法:非厄米Hubbard链、非厄米XXZ自旋链和二维非厄米(t)-(J)模型。在无噪声模拟中,B-VQE的相对能量误差低于(5\times10^{-3}),并能高精度定位奇异点,同时解析与局域化、量子疤痕和趋肤效应物理相关的相边界。这些结果确立了B-VQE作为一种可扩展的NISQ方法学,可用于构建非厄米多体相图并探索开放量子系统中的拓扑与临界现象。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-17 10:43

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