通过哈密顿量与刘维尔量学习的 Trotter 化数字量子模拟的表征与验证
量子物理
2022-09-22 v2 量子气体
摘要
数字量子模拟的目标是通过一系列量子门近似给定目标哈密顿量的动力学，这一过程称为 Trotter 化。该近似的质量可由所谓的 Trotter 步长控制，它决定了每单位模拟时间所需量子门的数量。Trotter 化产生的频闪动力学由与时间无关的哈密顿量有效描述，称为 Floquet 哈密顿量。本工作中，我们提出 Floquet 哈密顿量学习，以在 Trotter 步长中逐阶重构实验实现的 Floquet 哈密顿量。该过程高效，即所需测量次数随系统大小多项式缩放，并可容易地在最先进实验中实现。通过数值例子，我们提出了该方法在量子器件验证中的若干应用：从数字量子模拟器中不同误差源的表征到确定器件的最优工作 regime。我们展示我们的协议为新类型量子门的设计与校准的反馈回路提供了基础。此外，它可推广到非酉动力学情形，并用于学习 Floquet 刘维尔量，从而提供表征 NISQ 量子器件中耗散过程的途径。
引用
@article{arxiv.2203.15846,
title = {Characterization and Verification of Trotterized Digital Quantum Simulation via Hamiltonian and Liouvillian Learning},
author = {Lorenzo Pastori and Tobias Olsacher and Christian Kokail and Peter Zoller},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.15846},
year = {2022}
}