通用量子计算机上的电子-声子系统

导读:

作者给出一个新的量子算法,它将现有用来模拟量子化学和凝聚态物理中费米子系统的量子算法延伸出去,以处理一般包含玻色子(特别是声子)的问题。作者引入了对声子低能子空间的qubit表示,这使得对电子-声子系统演化算符可以进行有效模拟。由于Nyquist-Shannon采样定理,声子被以指数性精度表示在离散Hilbert空间中,其中空间大小随最大声子数截断线性地增长。就增长方式来看,因声子存在而需要附加的qubit数随着系统尺度线性增长;附加回路深度在有限范围电子-声子和声子-声子相互作用的条件下保持恒定,而在光子-声子长程相互作用时线性增长。作者所提出的算法对于Holstein极化子问题已在Atos量子学习机器量子模拟器上,使用量子相位测量方法得到了实现。在电子-声子耦合微弱,中等和较强的范围内,上述方法得到的极化子态的能量和声子数分布都与精确对角化结果相符。

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