阶梯算子块编码

我们描述并分析了LOBE（阶梯算子块编码），这是一个对作用于费米子和玻色子模式的阶梯算子进行块编码的框架。在该框架中，我们通过将算子的期望作用应用于量子态，并将任何不期望的效应推至编码子空间之外，从而实现高效的块编码。这种直接方法避免了因在其他基中展开算子而产生的任何开销。我们使用源自量子场论的模型对这些构造进行了数值基准测试，包括四次谐振子以及光前上的 $\phi^4$ 和 Yukawa 哈密顿量。这些基准测试表明，与在 Pauli 基中展开阶梯算子的框架相比，对于各种算子，LOBE 通常能产生具有更少非 Clifford 操作、更少块编码辅助比特和更少总比特数以及更低重标度因子的块编码。LOBE 构造还展示了关于关键参数的良好标度特性，这些参数包括玻色子模式的最大占据数、费米子和玻色子模式的总数以及算子的局部性。LOBE 作为一个开源 Python 包实现，以支持进一步的应用。