用于高振荡受控量子系统的菲龙方法

快速而准确的量子系统经典模拟是量子计算机设计和控制中的核心挑战，但这些系统的高度振荡动力学严重限制了标准数值方法的效率。为了解决这个问题，我们将用于振荡积分的菲龙求积法改编为两种数值方法，称为菲龙和受控菲龙，用于求解具有高度振荡解的常微分方程线性系统。我们针对受控量子系统中的高效实现定制了这两种方法，并且受控菲龙方法还额外考虑了控制脉冲的振荡结构。通过数值实验，我们表明这些方法通过减少达到给定精度水平所需的时间步数，显著降低了超导transmon量子比特系统精确模拟的计算成本，而每个时间步的成本仅略有增加。对于CNOT门动力学的真实模拟，受控菲龙方法在每个目标精度下都是测试过的最有效方法，比最佳Hermite方法快达6倍，比同阶Hermite方法快达500倍。