实用规模的量子态制备：基于泡利路径模拟的经典训练

我们利用泡利路径模拟来变分地获取制备各种量子多体哈密顿量基态的参数化电路。这些包括一维量子伊辛模型、二维方晶格和重六方晶格上的量子伊辛模型，以及基塔耶夫蜂窝模型，所有系统规模均达到一百个量子比特或更多——在此规模下通用量子电路已超出精确态矢量模拟的能力范围——从而达到实用规模。我们将泡利路径模拟结果与可用的精确基态能量以及否则的密度矩阵重整化群计算进行了对比，发现了良好的一致性。为了进一步评估变分态的质量，我们对量子伊辛模型评估了x方向和z方向的磁化强度，并对基塔耶夫蜂窝模型计算了拓扑纠缠熵。最后，我们在Quantinuum的System Model H2量子计算机上使用泡利路径模拟获得的参数化电路，制备了基塔耶夫蜂窝模型的近似基态，系统规模为48个量子比特，涵盖有能隙和无能隙两种区域。我们在无误差缓解的情况下实现了约5%的相对能量误差，并展示了在量子器件上超越固定点模型的阿贝尔任意子编织。