缺乏经典验证时的可观测量估计

量子力学的预测成功支撑了现代科学的许多领域，即使大型相互作用量子系统的精确模拟仍然超出经典计算的能力。这种成功得益于可扩展数值近似方法的显著进步，这些方法通常在没有形式保证的情况下展示出实际准确性。随着量子模拟进入这些近似方法难以处理的领域，一个基本挑战出现了：当可靠的经典基准不可用时，如何信任量子结果？在这里，我们建立了一个在此设置下独立验证量子估计的框架，并提供了证据表明，在无法立即获得真实解的情况下，它们提供了所考虑的几种方法中最可信的结果。我们将我们的框架应用于一个物理模型的半混沌动力学，该模型使几种领先的经典模拟方法陷入困境，但部分通过我们引入的\textit{算子Loschmidt回波}，仍然可以在实验上访问。我们系统地设计了一系列使用量子启发式算法的实验，这些实验共同测试了底层假设，并为从量子计算机获得的可观测量估计提供了强有力的信心。然后，我们展示了如何通过仔细表征和操纵设备噪声来扩展此框架，以对量子估计施加精度界限，从而将验证可观测量估计的问题转化为验证噪声模型的问题。这些结果为独立于经典验证的、用于科学发现的受信任量子计算建立了一条途径。