$\sigma$-VQE：用浅电路制备量子多体疤痕态的激发态
量子物理
2026-05-18 v2
摘要
我们提出并基准测试了一种变分量子本征求解器（VQE），我们称之为-VQE。它旨在针对中谱本征态并制备量子多体疤痕态。该方法利用了嘈杂中等规模量子设备在生成通用高度纠缠态方面的能力有限这一事实。这种改进的VQE将低深度电路与能量选择性目标配对，该目标显式惩罚围绕选定目标能量的能量方差。代价函数利用浅电路的有限表达能力，优先选择非典型低纠缠本征态，如疤痕态。我们在两个包含多体疤痕态的互补模型族中验证了这一机制：Shiraishi-Mori嵌入方法和矩阵乘积态母哈密顿量构造。我们定义了一个与量子比特交换群分组和比特串重用兼容的非线性代价函数的无偏估计方案。在IBM Fez（Heron r2 QPU）上使用小系统实例进行了原理验证演示。这些结果促使其作为检测量子多体疤痕态和变分生成具有可观疤痕态重叠的态的实际算法的使用。
引用
@article{arxiv.2602.20881,
title = {$\sigma$-VQE: Excited-state preparation of quantum many-body scars with shallow circuits},
author = {Eoin Carolan and Nathan Keenan and Gabriele Cenedese and Giuliano Benenti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.20881},
year = {2026}
}
备注
v2: Improved presentation, Fig. 5 regenerated with updated shot counts per circuit. 16 pages, 8 figures