利用哈密顿截断技术提升纠错近程设备上量子场论模拟的效率

量子计算机能够高效地模拟高度纠缠的量子系统，为克服经典量子场论（QFT）模拟的挑战提供了解决方案。本文提出了一种替代传统方法以在量子场论中进行实时演化模拟的新方法，利用哈密顿截断（Hamiltonian Truncation, HT）技术。以 Schwinger 模型为应用案例，系统性地通过 HT 降低哈密顿量的复杂度，同时保持关键物理性质。对于本文研究的可观测量，HT 方法在量子比特数量上迅速收敛，无需大量量子比特即可捕获有趣的物理过程。将截断自由哈密顿的本征基与量子设备的计算基相匹配，避免了复杂且成本高昂的状态准备程序，从而降低了算法的整体电路深度和所需的相干时间。因此，HT 方法在模拟量子场论时非常适合用于噪声中间规模量子设备（NISQ），这些设备拥有有限的量子比特数量和较短的相干时间。我们通过在 NISQ 设备上运行仿真，展示了该方法与理论预测之间的强烈一致性。我们强调了 HT 在量子硬件上模拟量子场论的潜力。