量子规范网络：一种新型张量网络

尽管张量网络是模拟低维量子物理的强大工具，但张量网络算法在更高空间维度下计算成本非常高。我们引入量子规范网络：一种不同的张量网络拟设，其模拟的计算成本不会随空间维度增大而显式增加。我们从量子动力学的规范图像中获得灵感，该图像由空间每个区块的局域波函数组成，相邻区块由酉连接关联。量子规范网络（QGN）具有类似结构，只是局域波函数与连接的希尔伯特空间维度被截断。我们描述了如何从通用波函数或矩阵乘积态（MPS）获得 QGN。任意波函数关于 M 个算符的所有 $2k$ 点关联函数均可由键维度（bond dimension）为 $O(M^k)$ 的 QGN 精确编码。相比之下，仅对于 $k=1$，量子比特的 MPS 通常就需要 $2^{M/6}$ 的指数级更大键维度。我们提供了一种简单的 QGN 算法，用于任意空间维度量子动力学的近似模拟。该近似动力学对与时间无关的哈密顿量可实现精确能量守恒，且空间对称性也可被精确保持。我们通过模拟至多三维空间费米子哈密顿量的量子淬火对该算法进行了基准测试。