通过后处理对称性恢复来减轻Trotter误差
量子模拟是探索凝聚态物理和规范理论等复杂量子多体系统的强大工具。Trotter化通过将理想的时间演化算符分解为一系列局域门操作序列来近似实现,是最广泛使用的量子模拟算法之一。然而,此类Trotter化实现通常无法在编译过程中保持目标哈密顿量的对称性。因此,它们可能将量子态驱离对称性允许的子空间,导致非物理动力学和破坏对称性的算法误差。在该工作中,该团队提出了一种基于对称性的Trotter误差缓解协议,利用经典后处理方法。通过对初始态施加对称性变换,或在离散的Trotter层之间交错插入对称性变换,再通过经典后处理对所得测量结果进行系综平均,该方法系统性地投影掉了Trotter误差中破坏对称性的分量,同时保持理想动力学不变。重要的是,该框架自然兼容非局域空间对称性和反幺正操作(如时间反演),而这些操作难以或无法直接通过硬件原生的量子门实现。该团队在一维XY模型和一维Schwinger模型上对该协议进行了基准测试。在XY模型中,强制反射对称性可抑制主导阶Trotter误差;而在Schwinger模型中,在Trotter层之间交错插入规范变换可实现有效的规范随机化,从而减少对局域高斯定律的非物理破坏。这些结果表明,基于对称性的后处理提供了一条保持深度的路径,可显著提升近期量子器件上Trotter化量子模拟的保真度。
量科快讯
19 小时前
21 小时前
1 天前
1 天前
1 天前
1 天前

