WikiEdge:ArXiv-2403.12691/abs

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• 標題：Efficient thermalization and universal quantum computing with quantum Gibbs samplers
• 中文標題：高效熱化和通用量子計算與量子吉布斯採樣器
• 發布日期：2024-03-19 12:49:25+00:00
• 作者：Cambyse Rouzé, Daniel Stilck França, Álvaro M. Alhambra
• 分類：quant-ph, math-ph, math.MP
• 原文鏈接：http://arxiv.org/abs/2403.12691

摘要：製備物質的熱態是量子模擬中的一項關鍵任務。在這項工作中，我們證明了一種最近提出的、可高效實現的耗散演化在足夠高的溫度下，以與系統大小多項式相關的時間熱化到吉布斯態，並且適用於任何滿足 Lieb-Robinson 界限的哈密頓量，例如晶格上的局部哈密頓量。此外，我們展示了相關純化態或「熱場雙態」的高效絕熱製備。根據我們所知，這些是首次嚴格建立高溫吉布斯態及其純化態高效製備的結果。在低溫區間，我們表明，對於系統大小對數的逆溫度，實施這一類耗散演化在多項式上等價於標準量子計算。在技術層面上，對於高溫，我們的證明利用了將演化生成元映射為哈密頓量，然後將其作為無限溫度哈密頓量的微擾進行分析。對於低溫，我們則在固定運行時間下對能量可觀測量的拉普拉斯變換進行零溫度的微擾，並藉助於電路到哈密頓量的映射，類似於量子絕熱計算的普適性證明。綜合來看，我們的結果表明，一類准局部的耗散演化能夠高效地製備一大類量子多體態，並有潛力反映經典蒙特卡洛方法在量子多體系統中的成功。