在D-wave量子退火器上演示激发态搜索

量子退火是制备问题哈密顿量本征态的一种途径。从平凡哈密顿量的一个本征态出发，我们缓慢地将哈密顿量变为问题哈密顿量，只要满足所谓的绝热条件，系统就保持在哈密顿量的本征态上。利用D-Wave Systems Inc.提供的器件，已有制备问题哈密顿量基态的实验演示。然而，迄今为止，尚无利用量子退火制备问题哈密顿量激发态的演示。在此，我们利用D-wave处理器演示了激发态搜索。关键思想是使用带有热启动的反向量子退火，其中初始态为平凡哈密顿量的激发态。在反向量子退火过程中，我们不仅控制横向场还控制纵向场，并缓慢将哈密顿量变为问题哈密顿量，从而可获得所需的激发态。作为激发态搜索的一个例子，我们采用两量子比特Ising模型作为问题哈密顿量，并成功制备了激发态。此外，我们求解了最短向量问题，其解嵌入于Ising哈密顿量的第一激发态中。我们的结果为量子退火器利用激发态的新应用铺平了道路。