基于噪声量子比特的数字量子模拟霍尔斯特-普拉纳克变换

量子模拟许多体系统提供了一种探索集体量子动力学的强大方法，超越了经典计算的限制。虽然自旋和费米子模型在数字量子计算机上已被广泛模拟，但在可编程量子处理器上对玻色子系统的模拟常受制于玻色子模式固有的大希尔伯特空间。本文研究了使用霍尔斯特-普拉纳克(HP) 变换对玻色子模式进行数字量子模拟，并在基于云端的超导量子处理器上实现了该协议。在量子硬件上实现了两个具有代表性的模型：(i) 受驱动的谐振子，(ii) 朱尔斯-康蒂斯模型。通过量子模拟获得的数据，我们系统性地检讨了算法误差与硬件引起的误差之间的相互作用，以识别最佳模拟参数。主要的算法误差源于HP映射中使用的量子位数有限以及时间演化中Trotter 步数有限，而硬件误差主要来自门信道度、退相干和读出误差。该研究推进了在当前可用的云端量子处理器上实现包含玻色子自由度的许多体系统的数字量子模拟，提供了一个可扩展至更复杂自旋-玻色子和多模腔模型的框架。