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核多体系统作为量子计算的基准

量子物理 2026-07-09 v1 核理论
作者: Sota Yoshida , Alessandro Baroni , Takayuki Miyagi , Ermal Rrapaj
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摘要

我们提出了一个基于现实核哈密顿量（如手征有效场论）的核多体系统量子算法基准测试框架。为此，我们引入了一个工作流程，将二次量子化形式中的核相互作用映射到量子比特哈密顿量。这使得能够系统地构建跨越无芯和价空间公式化以及两体（NN）和选定的三体（3N）相互作用的基准实例。然后，我们为三种代表性的特征值算法提供资源估计：量子相位估计、量子 Krylov 方法和可观测量动态模式分解。我们比较了它们在 T 门计数和系统大小方面的资源需求，并检查了模型空间选择和多体相互作用的影响。我们分析中包含的原语是 Trotter 化、Qubitization 和量子奇异值变换。我们的结果量化了跨算法和问题类别的扩展趋势，并为核多体问题的量子方法的一致比较提供了基础。该实现由 NuQuLib 软件栈提供。

关键词

量子基准测试 核多体系统 手征有效场论 量子相位估计 量子 Krylov 方法 资源估计

引用

@article{arxiv.2607.08047,
  title  = {Nuclear Many-Body Systems as Benchmarks for Quantum Computing},
  author = {Sota Yoshida and Alessandro Baroni and Takayuki Miyagi and Ermal Rrapaj},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.08047},
  year   = {2026}
}

备注

27 pages, 13 figures