用于哈密顿量模拟的通用量子算法及其在非阿贝尔格点规范理论中的应用
高能物理 - 格点
2023-12-27 v3 高能物理 - 唯象学
核理论
量子物理
摘要
聚焦于量子模拟的通用量子计算，并以格点规范理论为例，我们引入相当通用的量子算法，可高效模拟由多个（玻色与费米）量子数非平凡函数系数相关变化组成的某些类相互作用。特别地，我们利用奇异值分解技术分析哈密顿量项的对角化，并讨论如何在数字化时间演化算符中实现所获得的对角酉矩阵。所研究的格点规范理论是耦合一种交错费米子的 1+1 维 SU(2) 规范理论，对此给出了不同计算模型下完整的量子资源分析。这些算法被证明适用于更高维理论以及其他阿贝尔和非阿贝尔规范理论。所选例子进一步展示了采用高效理论公式的重要性：表明使用圈、弦和强子自由度的显式规范不变公式相较于基于角动量以及 Schwinger 玻色子自由度的标准公式简化了算法并降低了代价。圈-弦-强子公式进一步在数字化模拟不精确的情况下保留了非阿贝尔规范对称性，而无需昂贵的受控操作。此类理论和算法考量对于量子模拟自然界中其他复杂理论很可能是必不可少的。
引用
@article{arxiv.2212.14030,
title = {General quantum algorithms for Hamiltonian simulation with applications to a non-Abelian lattice gauge theory},
author = {Zohreh Davoudi and Alexander F. Shaw and Jesse R. Stryker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.14030},
year = {2023}
}
备注
49+16+8 pages, 16 figures. v3: includes minor scattered revisions to improve readability and correct a few typos. Version accepted to Quantum