高效制备哈密顿量模拟与通用量子计算的资源态
量子物理
2025-09-25 v2
摘要
在测量基量子计算 (MBQC) 中，直接编译与算法相关的图态会导致电路深度、纠缠门以及甚至物理量子比特数方面的资源降低。本文扩展了针对算法优化图态的前期研究，适用于周期性广义Pauli旋转序列，这类序列在例如Trotter化哈密顿量模拟中常见。我们首先实现了一种基于增强模拟退火算法，用于在局部Clifford等价的MBQC资源中寻找最优周期图态。在此基础上，我们推导了一种新型的资源态制备方案，基于图态和CNOT门梯队构建，称为反对换基的MBQC，因其揭示了图态与生成计算所需哈密顿量集合反对换矩阵之间的直接关系。我们还运用两种方法从最小通用生成哈密顿量集合推导出通用资源态。最后，我们基于凝聚态物理和通用量子计算的多个实例演示并比较了这两种方法。
引用
@article{arxiv.2509.05404,
title = {Efficient Preparation of Resource States for Hamiltonian Simulation and Universal Quantum Computation},
author = {Thierry N. Kaldenbach and Isaac D. Smith and Hendrik Poulsen Nautrup and Matthias Heller and Hans J. Briegel},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.05404},
year = {2025}
}
备注
36 pages, 22 figures