使用近最优技术实现晶格规范理论模拟的指数级改进
量子物理
2025-01-08 v2 高能物理 - 格点
摘要
我们报告了首次对包含任意空间维度费米子的U(1)、SU(2)和SU(3)晶格规范理论的Trotter后模拟分析。我们提供了显式的电路构造以及哈密顿量模拟的T门计数和逻辑量子比特计数。我们发现，对于标准模型中相关的非阿贝尔晶格规范理论的模拟，时空体积比Trotter方法减少了高达25个数量级。这种改进源于我们的算法与规范理论中颜色数的多项式缩放，通过利用依赖于物理算子稀疏性的预言机构造实现，而最先进的Trotter方法采用显式映射到泡利算子，呈现指数缩放。我们的工作表明，使用先进算法技术可以显著降低模拟基本相互作用的成本，使其与化学的第一性原理量子模拟所需的资源相当。
引用
@article{arxiv.2405.10416,
title = {Exponential improvements in the simulation of lattice gauge theories using near-optimal techniques},
author = {Mason L. Rhodes and Michael Kreshchuk and Shivesh Pathak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.10416},
year = {2025}
}