在超导微波腔中用变分量子本征求解器模拟规范理论

量子增强计算方法是有望解决当前难解问题的候选方案。我们在此考虑一种变分量子本征求解器（VQE），它将代价高昂的态制备与测量委托给量子硬件，而经典优化技术引导量子硬件创建所需的目标态。在这项工作中，我们提出了一种使用超导微波腔的玻色子 VQE，克服了基于量子比特的 VQE 通常存在的希尔伯特空间狭小的限制。所考虑的平台允许光子模式之间存在强非线性，这些非线性高度可定制且可在原位（即运行实验期间）调谐。因此，我们的方案允许实现广泛的玻色子 ansatz 态，因而在模拟涉及无法简单映射到量子比特的自由度的模型时尤其有用，例如包含需要无限维希尔伯特空间组分的规范理论。我们因此提议将该玻色子 VQE 实验应用于包含拓扑项的 U(1) Higgs 模型，该模型一般会引入符号问题，使其无法用常规蒙特卡洛方法处理。