受变分量子本征求解器启发的自旋链功提取优化

从量子源中提取能量是开发量子电池(QB)等新量子器件的关键任务。在此背景下，主要优值指标之一是功提取能力(ergotropy)，它衡量通过幺正操作可从量子源提取的最大能量(以功的形式)。充分从量子源提取能量的主要问题之一在于假设可对系统执行任意幺正操作。该假设在实践中通常不成立，因为可执行的操作受限且取决于可用的量子硬件(实验平台)。本工作中，我们提出一种受变分量子本征求解器(VQE)算法启发的可提取能量优化方法。该方法通过使用硬件高效 ansatz (HEA) 类参数化量子电路，显式考虑了一组受限的幺正操作。我们以一维自旋链作为QB，其由一系列典型的近邻哈密顿量描述，如 $XXX$、$XXZ$、$XYZ$、$XX$、$XY$ 和横场伊辛模型。通过构建参数化量子电路时假设依据量子硬件可能存在不同类型的连通性，我们数值比较了各模型下功提取的效率。结果表明，具有近邻自旋间连通性的量子电路通常获得最佳效率。