用于含噪量子电路的局部纯化密度算符

模拟开放量子系统对于探索新颖量子现象和评估含噪量子电路至关重要。在本快报中，我们探讨了含噪量子电路生成的混合态是否可以由局部纯化密度算符（LPDOs）有效表示的问题。我们将 $N$ 个量子比特的 LPDO 映射到定义在梯形上的大小为 $2\times N$ 的纯态，并引入了一种统一的方法来管理虚拟键和 Kraus 键。我们以保真度和纠缠熵作为精度度量，数值模拟了深度达 $d=40$ 的含噪随机量子电路。LPDO 表示在描述量子和经典区域的混合态方面被证明是有效的，但在量子-经典临界点遇到了重大挑战，这将其适用性仅限于量子区域。相比之下，矩阵乘积算符（MPO）在整个模拟过程中成功表征了纠缠趋势，而 MPO 中的截断破坏了物理密度矩阵所需的正定性条件。这项工作推进了我们对开放量子系统中有效混合态表示的理解，并为含噪量子电路的纠缠结构提供了见解。