基于多目标优化的格点规范理论基态与热态变分量子模拟
量子物理
2024-09-02 v1
摘要
变分量子算法为模拟量子系统提供了可行的途径，并得到了广泛应用。然而，对于格点规范理论，变分量子模拟面临一个挑战，因为局域规范不变性对物理Hilbert空间施加了约束。在本文中，我们将多目标优化应用于零温和有限温下格点规范理论的变分量子模拟。通过将系统的能量（或自由能）与强制局域规范不变性的惩罚项设为两个目标，多目标优化能够自适应地调整两个目标的适当权重，从而在物理Hilbert空间中忠实地模拟规范理论。具体而言，我们分别提出了用于制备格点规范理论基态和热态的变分量子本征求解器和变分量子热化器。我们针对一维无自旋费米子的格点规范理论演示了这些量子算法。通过数值模拟，多目标优化表明，在零温（有限温）下，最小化能量（自由能）与强制局域规范不变性可以同时实现。多目标优化为在近期量子设备上模拟复杂物理系统提供了一种可行的方案。
引用
@article{arxiv.2408.17300,
title = {Variational quantum simulation of ground states and thermal states for lattice gauge theory with multi-objective optimization},
author = {Lang-Xing Cheng and Dan-Bo Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.17300},
year = {2024}
}