基于张量网络的低 $T$-count 核本征态准备

Joe Gibbs; Lukasz Cincio; Chandan Sarma; Zoë Holmes; Paul Stevenson

基于张量网络的低 $T$-count 核本征态准备

量子物理 2026-03-27 v2

作者: Joe Gibbs , Lukasz Cincio , Chandan Sarma , Zoë Holmes , Paul Stevenson

摘要

我们提出了一种高效的协议，利用经典计算来支持强相关费米子系统的初始状态准备，这是容错量子模拟中的关键瓶颈。我们聚焦于核壳模型的本征态，首先演示了密度矩阵正交化缩放组 (DMRG) 算法能够高效地将目标状态近似为矩阵乘积态 (MPS)，这利用了这些费米子系统有利的纠缠结构。随后，我们将这些高保真近似值作为变分电路优化方案中的经典资源，用于编译浅层量子电路。我们通过将结果电路分解为行业标准的 Clifford $+T$ 门集，探索了专用 $U3$ 合成技术的优势。对于所有测试的核系统，规模最高可达 76 量子比特的哈密顿量，我们一致发现准备这些核本征态的低 $T$ -count 电路能够以高保真度实现，总计约 $2\times 10^4$ 个 $T$ 门。这个低数量为这些本征态可以在早期容错量子计算机上准备提供了信心。我们的工作为核结构及其他费米子应用的实际基态准备奠定了可行的路径。

关键词

张量网络核本征态初始状态准备 DMRG Clifford+T 门

引用

@article{arxiv.2603.11156,
  title  = {Low $T$-count preparation of nuclear eigenstates with tensor networks},
  author = {Joe Gibbs and Lukasz Cincio and Chandan Sarma and Zoë Holmes and Paul Stevenson},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.11156},
  year   = {2026}
}

备注

15 pages, 10 figures

基于张量网络的低 $T$-count 核本征态准备

摘要

关键词

引用

备注

相关论文