玻色子相关哈密顿量的量子模拟：技术、有效哈密顿量构造与误差分析
量子物理
2025-02-28 v2 新兴技术
摘要
凝聚态与高能物理、振动光谱学以及电路与腔 QED 中广泛的物理系统，需要将玻色子自由度（如声子、光子和胶子）纳入优化的费米子算法中，以用于近未来的量子模拟。特别地，当量子系统被外部环境包围时，其基础物理通常可简化为与玻色模式相互作用的自旋或费米子系统。然而，诸如玻色自由度规模等棘手因素通常使这些相互作用模型的直接量子模拟复杂化，需要综合考虑一套完整方案。该策略应具体包含：合适的费米子/玻色子到量子比特的映射方案以编码足够大但可控的玻色模式，以及在严格误差分析指导下将哈密顿量截断和/或降折叠至所定义子空间以执行近似但高精度的模拟的方法。在本教学性综述中，我们旨在提供这样一套详尽策略，聚焦于编码与模拟某些玻色相关模型哈密顿量，包括其静态性质与时间演化。具体而言，我们强调两方面：（1）讨论近期发展的针对这些相互作用模型的量子算法及有效哈密顿量的构造；（2）针对一类费米子-玻色子相互作用哈密顿量截断玻色模式的紧致误差界的详细分析。
引用
@article{arxiv.2307.06580,
title = {Quantum Simulation of Boson-Related Hamiltonians: Techniques, Effective Hamiltonian Construction, and Error Analysis},
author = {Bo Peng and Yuan Su and Daniel Claudino and Karol Kowalski and Guang Hao Low and Martin Roetteler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.06580},
year = {2025}
}