量子多体晶格模型 Suzuki-Trotter 分解的量子模拟代价

量子计算机提供了高效模拟量子系统动力学的潜力，而该任务在经典设备上的难度随系统大小呈指数增长。为评估近期量子计算机模拟多体系统的潜力，我们发展了一种形式体系，基于一阶对易子标度直接计算准确模拟费米子晶格模型时间演化所需 Trotter 步数的上界。我们将该形式体系应用于凝聚态物理中两个密切相关的多体模型——Hubbard 模型和 t-J 模型。我们发现，虽然对 Trotter 深度的初步比较似乎有利于 Hubbard 模型，但仔细考虑模型参数与准确模拟所允许误差后，t-J 模型显示出显著优势。这些结果与形式体系为大幅降低量子模拟代价奠定了基础。