使Trotter化具备自适应与能量自校正能力以面向NISQ设备及其以后

连续时间演化的模拟在经典计算机和量子计算机上都需要时间离散化。更细的时间步长可提高模拟精度，但不可避免地导致计算代价增加。这对于当今噪声中等规模量子计算机尤为昂贵，因为显著的门缺陷限制了在给定精度下可执行线路深度。经典自适应求解器已发展成熟以节省数值计算时间。然而，通过自适应时间步长最优利用可用量子资源仍是一项突出挑战。在此，我们引入一种量子算法解决该问题，提供对局域可观测量量子多体动力学的受控求解。我们算法的关键概念要素是一个通过自适应时间步长自校正模拟误差的反馈回路，从而在根本层面显著优于传统Trotter方案并减少线路深度。它甚至允许受控的渐近长时间误差，而通常的Trotter化动力学正面临困难。我们量子算法的另一关键优势是任何期望的守恒律都可纳入自校正反馈回路，这具有广泛潜在适用性。我们通过强制规范不变性展示了其能力，这对忠实且长期寻求的格点规范理论量子模拟至关重要。我们的算法在更一般层面上具有潜在用途，只要涉及时间离散化，例如同样基于时间演化块消缺（time-evolving block decimation）方法的数值途径。