作为变分量子本征求解器成功度量的哈密顿量重构距离
量子物理
2026-05-08 v1
摘要
变分量子本征求解器 (VQE) 是一种用于量子模拟的量子-经典混合算法，可在近期量子硬件上运行。VQE 以及任何其他用于寻找哈密顿量基态的启发式算法所面临的一个挑战是，当真实的基态和基态能量未知时，如何知道算法的输出解距离真实基态有多近。这在 VQE 等迭代算法中尤为重要，因为人们希望避免错误的提前终止。哈密顿量重构——即给定本征态推断哈密顿量——的最新进展提供了一种度量，可用于评估哈密顿量本征值求解问题的变分解的质量。该度量可以在不知道真实基态或基态能量的情况下评估变分解与基态的接近程度。在数值模拟和基于云的囚禁离子量子计算机上的演示中，我们表明，对于一维横场 Ising (11 量子比特) 和二维 J1-J2 横场 Ising (6 量子比特) 自旋问题的示例，哈密顿量重构距离为 VQE 是否已经找到基态提供了有用的指示。我们的实验包括能量随 VQE 迭代出现平台期的情况，这可能导致 VQE 算法被错误地提前停止，但哈密顿量重构距离正确地建议继续迭代。我们发现哈密顿量重构距离与 VQE 解和真实基态之间的保真度具有有用的相关性。我们的工作表明，哈密顿量重构距离可能是评估 VQE 成功与否的有用工具，包括在实际的含噪量子处理器上。
引用
@article{arxiv.2403.11995,
title = {Hamiltonian-reconstruction distance as a success metric for the Variational Quantum Eigensolver},
author = {Leo Joon Il Moon and Mandar M. Sohoni and Michael A. Shimizu and Praveen Viswanathan and Kevin Zhang and Eun-Ah Kim and Peter L. McMahon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.11995},
year = {2026}
}
备注
18 pages, 15 figures