量子涨落与非化学计量 Hamiltonian 中量子退火性能增强的关系

我们研究了量子涨落与平均场 Hamiltonian 中量子退火性能显著增强之间的关系。已有研究表明，在横向场中的平均场型多体相互作用 Ising 自旋系统中，一阶量子相变可通过反铁磁横向相互作用降为二阶，这意味着绝热量子计算对量子退火的指数级加速。我们研究了量子效应是否以及如何在这些一阶和二阶相变附近表现出来，以了解附加于传统横向场 Ising 模型的反铁磁横向相互作用是否会引起显著的量子效应。通过测量半经典自旋相干态与真实基态的接近程度以及代表纠缠的 concurrence 的大小，我们得出结论：在二阶相变附近存在显著的量子涨落，而在一阶相变处量子效应则远不那么显著。尽管相变点的位置可以通过经典图像预测，但对于二阶相变，相变附近的系统性质需要量子力学描述，而对于一阶相变则不一定需要。还发现，在从顺磁相发生二阶相变后的铁磁相内，量子涨落很大。这些结果表明，反铁磁横向相互作用引起了显著的量子效应，这一事实可能与量子退火性能的显著增强密切相关。