用于量子比特方格上费米子量子模拟的量子编码

费米子系统的量子模拟是量子计算机一个有前景的应用，但为了实现编程，我们需要将费米子态和算符映射到量子比特态和量子门。虽然量子处理器可以构建为具有最近邻耦合的二维量子比特网络，但标准的费米子到量子比特映射并未考虑此类连通性。在这项工作中，我们将（一维）Jordan-Wigner 变换与在特定数量辅助量子比特加法下定义的特定量子编码相结合。这产生了一类新颖的映射，可将任意费米子系统嵌入二维量子比特构型中，从而促进可扩展的量子模拟。我们的技术在二维 Fermi-Hubbard 模型上进行了演示，将其变换为局域哈密顿量。此外，我们将 Verstraete-Cirac 变换和 Bravyi-Kitaev Superfast 模拟适配到方格连通性，并与我们的映射进行比较。在此比较中我们方法的一个优势是，它允许我们用简单的酉量子电路对逻辑态进行编码和解码。