基于量子计算机的热场动力学热态的酉编码
量子物理
2026-04-02 v1
摘要
量子计算在过去几十年中引起了科学界的关注。然而，尽管具有一些相关优势，近期的量子设备仍然严重受到热效应的限制，热效应会诱导退相干并在有限温度下限制相干控制。在此方面，本工作报道了一种基于门的量子算法，用于制备热场动力学(TFD)的有限温度真空并追踪其实时间演化。电路深度随系统规模线性增长，仅需要单量子比特旋转和近邻 CNOT 门，使其对 NISQ 友好。我们在 PennyLane 模拟器上对该协议进行了基准测试：磁场中自旋-1/2 粒子的磁化强度与精确结果 M(β)=tanh(βω/2) 在机器精度下一致，相干进动获得了与解析 TFD 预测定量匹配的温度依赖阻尼。我们的工作为热量子模拟提供了一个即插即用的工具箱，并开辟了在近期设备上研究耗散相变、量子热力学和热机器学习模型的途径。
引用
@article{arxiv.2604.00802,
title = {Unitary Encoding of Thermal States via Thermofield Dynamics on Quantum Computers},
author = {G. X. A. Petronilo and M. R. Araújo and A. B. M. Souza and Clebson Cruz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.00802},
year = {2026}
}