用于电子结构量子计算的 Bravyi-Kitaev 变换
量子物理
2015-06-11 v1
摘要
量子模拟是未来量子计算机的重要应用，涉及量子化学、凝聚态物理等领域。费米子系统的量子模拟面临特定挑战。Jordan-Wigner 变换允许用 O(n) 个量子比特操作来表示费米子算符。在此，我们开发了一种替代的用量子比特模拟费米子的方法，该方法由 Bravyi 和 Kitaev [S. B. Bravyi, A.Yu. Kitaev, Annals of Physics 298, 210-226 (2002)] 首次提出，能将一次费米子操作的模拟成本降低至 O(log n) 个量子比特操作。我们将这种新的 Bravyi-Kitaev 变换应用于模拟量子化学哈密顿量的任务，并以最小基组下的氢分子这一最简单情况为例进行了详细说明。我们表明，模拟 Bravyi-Kitaev 导出的 H2 哈密顿量的单个 Trotter 时间步所需的量子电路比从 Jordan-Wigner 变换导出的等效电路需要更少的门操作。由于 Bravyi-Kitaev 方法的渐近标度优于 Jordan-Wigner 方法，这一关于最小基组下氢分子的结果证明了 Bravyi-Kitaev 方法在所有电子结构量子计算中具有更高的效率。
引用
@article{arxiv.1208.5986,
title = {The Bravyi-Kitaev transformation for quantum computation of electronic structure},
author = {Jacob T. Seeley and Martin J. Richard and Peter J. Love},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.5986},
year = {2015}
}