基于量子比特架构的自适应变分自旋-1模型基态制备

我们应用自适应变分量子虚时间演化（AVQITE）方法来制备一维自旋 $S=1$ 模型的基态。我们比较了不同的自旋到量子比特编码（标准二进制、格雷码、一元码和多重态编码）在算法性能和量子资源成本方面的差异。利用态矢量模拟，我们研究了两个著名的自旋-1模型：具有单离子各向异性的横场伊辛自旋的 Blume-Capel 模型，以及具有单离子各向异性的 XXZ 模型。我们考虑了多达 $20$ 个量子比特的系统规模，对应于长度达 $10$ 的自旋-$1$ 链。我们确定了 AVQITE 态制备电路中 CNOT 门数量对编码、初始态以及自适应方法中算子池选择的依赖关系。与编码选择无关，我们发现对于 Blume-Capel 模型，CNOT 门数量随自旋数呈三次方标度，而对于各向异性 XXZ 模型则呈四次方标度。然而，多重态编码和格雷码编码在标度关系中具有更小的预因子。这些结果为在量子硬件上实现 AVQITE 提供了有益的见解。