利用变分微观磁场与不完全相互作用通过时间演化制备多体基态
量子物理
2021-11-23 v3 强关联电子
机器学习
摘要
态制备在量子物理中具有根本重要性，其可通过构造量子线路作为将初态变换至目标的酉算符来实现，或通过实施量子控制协议利用所设计的哈密顿量演化至目标态。本工作中，我们研究后一种方法在量子多体系统中的实现，即利用固定耦合与变分磁场进行时间演化。具体而言，我们考虑制备这样的哈密顿量基态：该哈密顿量包含某些相互作用，而这些相互作用在用于时间演化的哈密顿量中缺失。我们提出一种优化方法，通过“细粒化”时间离散化来优化磁场，以获得高精度与稳定性。利用反向传播技术获取磁场相对于对数保真度的梯度。我们的方法在利用 XY 与 Ising 相互作用进行时间演化制备海森堡链基态上进行了测试，其性能超越了分别采用局部与全局优化策略的两种基线方法。我们的工作可应用并推广至其他量子模型，例如定义于高维晶格上的模型。它启示可通过优化磁场来降低实现量子控制或量子信息与计算中其他任务所需相互作用的复杂度。
引用
@article{arxiv.2106.01779,
title = {Preparation of Many-body Ground States by Time Evolution with Variational Microscopic Magnetic Fields and Incomplete Interactions},
author = {Ying Lu and Yue-Min Li and Peng-Fei Zhou and Shi-Ju Ran},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.01779},
year = {2021}
}