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H-EFT-VA:具有可证明巨基平原避免的有效场论变分态

量子物理 2026-04-24 v2 机器学习 数学物理 math.MP

摘要

变分量子算法(VQA)严重受到巨基平原(BP)现象的威胁。本文引入 H-EFT 变分态(H-EFT-VA),一种受有效场论(EFT)启发的体系结构。通过强制执行分层“UV-截断”初始化,我们从理论上限制电路的状态探索,从而防止近似单元 2-design 的形成。我们提供了严格的证明,表明这种局部分散保证梯度方差的反多项式下界:Var[θ]Ω(1/poly(N))Var[\partial\theta] \in \Omega(1/poly(N))。关键的是,与通过限制纠缠来避免 BP 的方法不同,我们演示 H-EFT-VA 保持体积律纠缠和接近 Haar 纯净度,确保足够的表达度以处理复杂量子态。对 16 项 Transverse Field Ising Model 实验进行广泛基准测试,证明其在能量收敛性和基态保真度方面分别比标准硬件高效态(HEA)提高了 109 倍和 10.7 倍,统计显著性为 p<1088p < 10^{-88}。该静态框架对哈密顿量具有中等参考态重叠度的系统最为有效;针对参考态重叠度更大的系统,通过动态 UV-截断松弛策略的后续工作正在探索其扩展。

关键词

引用

@article{arxiv.2601.10479,
  title  = {H-EFT-VA: An Effective-Field-Theory Variational Ansatz with Provable Barren Plateau Avoidance},
  author = {Eyad I. B Hamid},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2601.10479},
  year   = {2026}
}

备注

v2: Expanded Section III with explicit circuit architecture description. Added Section IV.F to discuss static initialization limitations and reference-state dependence. Abstract and conclusion updated to scope TFIM results and cite concurrent work on dynamic extensions. 8 pages, 5 figures, Appendix