针对非弹性中子散射和经典模拟的自旋动力学量子模拟验证框架
量子物理
2026-07-02 v1
摘要
对动力学自旋响应的量子模拟进行定量验证仍然具有挑战性,因为实验、经典模拟和量子模拟不会产生相同的原生可观测量。随着动力学响应的量子模拟协议从理论发展到针对中子散射数据的硬件级基准测试,这个问题变得越来越重要,而长期目标是在可能最终变得经典上难以处理的区域进行验证,包括在未来的容错实现中。在此,我们开发了一个用于量子模拟的跨流程验证框架,使用非弹性中子散射和经典多体模拟作为互补的实验和计算锚点,基于显式的前向和逆向可观测量映射、协方差或重采样不确定性传播、针对结构化失真的鲁棒性测试,以及互补度量族的层次结构。该框架区分随机不确定性和鲁棒性引起的失真,将两者都显式地贯穿比较链,并利用由此产生的度量级不确定性和失真信息来支持在流程、求解器和模型层面的分层验证。我们还引入了执行器感知的反馈逻辑,旨在改善一致性而不掩盖任何剩余失真的物理起源。最后,我们概述了该方法论的未来扩展,包括上游不确定性和失真建模、自适应反馈、超越完整经典基准测试的非对称验证、容错工作流程,以及用于可重复验证的社区基础设施。
引用
@article{arxiv.2607.01568,
title = {A Validation Framework for Quantum Simulation of Spin Dynamics against Inelastic Neutron Scattering and Classical Simulation},
author = {Gilles Buchs and Elaine Wong and Anshumitra Baul and Kathleen E. Hamilton and Arnab Banerjee and Stephan Eidenbenz and Gábor B. Halász and Keerthi Kumaran and Thomas Maier and Thomas Naughton and Elijah Pelofske and Vincent Russo and Allen Scheie and Yigit Subasi and D. Alan Tennant and Akram Touil and Travis S. Humble and Andrew T. Sornborger},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.01568},
year = {2026}
}