用噪声量子计算机解析关联材料性质：在隶玻色子方法中对扩展杂质模型进行自然轨道化变分量子本征求解
量子物理
2022-03-08 v2 强关联电子
摘要
我们提出了一种在量子-经典嵌入策略下计算二维哈伯德模型空间分辨关联性质的方法，该策略使用含噪中等规模量子（NISQ）计算机来求解嵌入模型。以往的方法仅限于纯局域的单杂质嵌入模型，最多需要四个量子比特和相对较浅的电路，而我们则通过变分量子本征求解器（VQE）算法之上的高级混合方案，求解了一个需要八个量子比特的双杂质模型。这个被称为自然轨道化（NOization）的迭代方案，以测量嵌入问题的单粒子约化密度矩阵为代价，逐步将单粒子基变换到近似的自然轨道基，在该基下基态可以被最小化表达。我们证明，这种变换倾向于使现有（但过深）的拟设电路的变分优化更快、更准确，并且我们提出了一种拟设，即多参考激发保持（MREP）拟设，它能在不需要过多门数量的情况下实现强大的表达能力。该拟设的单杂质版本只有一个参数，使得基态准备成为一个平凡的步骤，这支持了我们方法的最优特性。在旋转不变奴隶玻色子嵌入方案中，该方案需要最少的浴位数量且不需要计算完整的格林函数，NOization与MREP拟设的结合使我们即使在代表当前NISQ处理器噪声水平的情况下，也能计算出哈伯德模型精确的、空间分辨的准粒子权重和静态自能。这为通过量子计算机求解越来越大的嵌入问题，从而实现对哈伯德模型的受控求解铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2108.10780,
title = {Unraveling correlated material properties with noisy quantum computers: Natural orbitalized variational quantum eigensolving of extended impurity models within a slave-boson approach},
author = {Pauline Besserve and Thomas Ayral},
journal= {arXiv preprint arXiv:2108.10780},
year = {2022}
}