变分量子线路构造的图表示方法

变分量子本征求解器（VQE）是一类有前景的量子算法，用于在近期量子设备中制备近似基态。使此类近似的误差最小化需要利用针对所研究系统的物理考量来设计 ansatz。其中一种考量是尺寸广延性，即基态量子关联应在 ansatz 中被紧凑表示。然而，在数字量子计算机上，尺寸广延的 ansatz 通常需要通过 Trotter-Suzuki 方法展开。这些方法给近似引入了额外的代价和误差。在本工作中，我们提出了一种用于数字 VQE ansatz 的图式方案，它是尺寸广延的但不依赖于 Trotter 化。我们首先设计了一系列以最少自由参数探索整个 Hilbert 空间的数字 ansatz。然后我们展示了如何通过强制目标系统的对称性约束，或通过将它们用作层级结构中越来越长但越来越精确的子 ansatz 的父 ansatz，来压缩任意数字 ansatz。我们应用微扰分析并发展了确保所生成层级结构尺寸广延性的图形式 formalism。我们在一个短自旋链上测试了我们的方法，在横场 Ising 模型的顺磁和铁磁相中都发现了向基态的良好收敛。