面向强相互作用费米子的中性原子阵列量子模拟：通向材料模拟

量子模拟有望改进EDF用于预测感兴趣材料老化的原子模拟。其中一种模拟器特别适合建模相互作用电子：Rydberg原子量子处理器。本论文的第一个任务是设计一种可在Rydberg原子模拟器上实现的变分算法。该算法专为该平台设计并由最新的理论工具优化。我们将我们的定性结果——通过对真实实验仿真获得——与其他方法进行比较，表明我们的方法更有效。最后，我们表明通过限制测量次数以使实验在真实架构上可行，我们可以以5%的误差达到H2、LiH和BeH2分子的基本能量。对于第二个算法，我们使用“奴隶自旋”方法在Rydberg原子模拟器上实现费米- Hubbard 2D模型的物理。该方法的思想是通过均场将电荷的自由度与“奴隶”自旋解耦，从而获得两个自洽哈密顿量：一个可在经典上求解的哈密顿量和一个可在真实机器上复制的Ising哈密顿量。我们在数值上表明即使在模拟真实实验噪声的情况下，我们也能从初始模型中恢复Mott相变，并且我们还能在同一范式中恢复非平衡电子动力学，结果良好。两种算法在理论上都可以进一步改进，以达到感兴趣的材料，但它们也可以在今天已存在的架构上实现，以实现潜在的量子优势。