用于加速基态制备的虚时间 Lyapunov 控制的变分量子模拟

量子计算机被广泛认为在获取化学与物理中困难哈密顿量的基态方面具有显著优势。本工作中，我们首先提出一种受 Lyapunov 控制启发的策略，以加速已确立的用于基态制备的虚时间方法。我们还通过理论理解与动态过程可视化，挖掘虚时间过程在 Lyapunov 控制下加速的源头。为使该方法在含噪中等规模量子时代可用，我们进一步提出了一种可与浅层量子电路协同工作的算法的变分形式。通过对包括分子系统、二维 Heisenberg 模型与 Sherrington-Kirkpatrick 模型在内的广泛实际模型的数值实验，我们表明虚时间控制可大幅加速所有系统的虚时间演化，甚至对于涉及小能隙的困难分子哈密顿量作为令人印象深刻的特例，可产生数量级加速（暗示类指数加速）。最后，通过适当选取控制哈密顿量，新的变分量子算法相较于原始变分量子虚时间算法不带来额外的测量开销。