基于Trotter化的凝聚相关联电子容错量子模拟的改进
量子物理
2020-07-20 v4 化学物理
摘要
近期的研究已采用酉算子线性组合技术来降低关联电子模型容错量子模拟的成本。在此，我们展示有时可以通过优化实现的基于Trotter-Suzuki的乘积公式来改进那些结果。我们表明，当与相位估计结合用于计算相对精度量（例如每个晶胞的能量）时，低阶Trotter方法表现得出奇地好，而这通常是凝聚相系统的目标。在此背景下，具有 个费米子模式的Hubbard模型和平面波电子结构模型的模拟可分别以约 和 的T复杂度执行。我们进行了数值实验，揭示了Trotter步的误差与门复杂度之间的权衡；例如，我们表明分裂算子技术比流行的替代方案具有更小的Trotter误差。通过编译为表面码容错门并假设千分之一的误码率，我们表明可以用几十万个物理量子比特对有趣的、经典上难处理的实例进行纠错量子模拟。
引用
@article{arxiv.1902.10673,
title = {Improved Fault-Tolerant Quantum Simulation of Condensed-Phase Correlated Electrons via Trotterization},
author = {Ian D. Kivlichan and Craig Gidney and Dominic W. Berry and Nathan Wiebe and Jarrod McClean and Wei Sun and Zhang Jiang and Nicholas Rubin and Austin Fowler and Alán Aspuru-Guzik and Hartmut Neven and Ryan Babbush},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.10673},
year = {2020}
}
备注
45 pages, 15 figures. Only difference from v3 is change to CC BY 4.0 license