在量子计算机上模拟一维 XY 模型

近年来，量子计算领域在理论进步和量子计算机的实际构建方面都发展迅速。这些计算机最初被提出，原因之一是为了高效地模拟和理解量子物理的复杂性。在本文中，我们提出了一个在量子计算机上精确模拟一维 XY 模型的综合方案。我们成功地对所提出的哈密顿量进行了对角化，从而能够获得完整的能谱。此外，我们提出了一种新颖的方法来设计量子电路以执行精确的时间演化。在所有这些可能性中，我们计算了具有 $n=4$ 和 $n=8$ 个自旋的自旋链的对称 XY 模型的基态和激发态能量。此外，我们还计算了横向 Ising 模型中基态的横向磁化强度期望值。这两项研究都允许观察到从反铁磁态到顺磁态的量子相变。此外，我们还模拟了横向 Ising 模型中所有自旋向上态的时间演化。我们的算法具有可扩展性和高性能，使其成为基准测试的理想候选，同时也为在量子计算机上模拟其他可积模型奠定了基础。