数字量子计算机上制备基态的可扩展线路：100 量子比特上的 Schwinger 模型真空

在 IBM 的 Eagle 处理器量子计算机上至多 100 个量子比特上制备了格点 Schwinger 模型的真空。我们提出了一种在量子计算机上制备带隙平移不变系统基态的新算法，称之为可扩展线路 ADAPT-VQE (SC-ADAPT-VQE)。该算法利用基态中远距离区域间关联的指数衰减，结合 ADAPT-VQE，构建可扩展至任意大系统的态制备量子线路。这些可扩展线路可使用经典计算机确定，从而避免了在量子计算机上优化参数化线路的艰巨任务。SC-ADAPT-VQE 被应用于 Schwinger 模型，并显示出可系统性改进，其精度随线路深度指数收敛。所制备线路的结构与波函数的偏差均发现与空间格点数 $L$ 无关。这使得能够用小或中等规模系统确定的线路受控外推至任意大的 $L$。Schwinger 模型的线路在格点至 $L=14$（28 量子比特）上用 qiskit 经典模拟器确定，随后被放大以在 IBM 的 127 超导量子比特量子计算机 ibm_brisbane 和 ibm_cusco 上制备 $L=50$（100 量子比特）的真空。在引入一种我们称之为算符退相干重正化的改进误差缓解技术后，从量子计算机获得的手征凝聚体和电荷-电荷关联函数与经典矩阵乘积态模拟吻合良好。