Optimize quantum simulation using a force-gradient integrator
量子模拟以其强大的计算能力在许多领域显示出巨大的潜力。然而，有限的保真度会导致门操作的数量受到严重限制，这需要我们找到优化的算法。Trotter分解和高阶Trotter分解在量子模拟中有着广泛的应用。我们发现在格点量子色动力学中引入力梯度积分器可以显著地改善它们。通过使用两个应用程序作为例子，我们表明，力梯度分解可以减少门操作的数量高达约三分之一的那些使用高阶特罗特分解。因此，力梯度分解在量子模拟中具有广阔的应用前景。
2021-09-17 quant-ph
Trotter errors from dynamical structural instabilities of Floquet maps in quantum simulation
本文研究了具有长程多体相互作用的自旋系统的量子模拟中时间演化算符的Trotter-Suzuki分解产生的误差行为。我们确定了一个政权，其中Floquet运营商的基础Trotter分解经历了急剧的变化，即使是小的变化，在模拟步长。这导致时间演化算子与目标哈密顿量生成的动力学非常不同，这导致量子模拟中的误差扩散。Floquet算子中的这些急剧变化的区域，被称为结构不稳定区域，通常出现在中间Trotter步长和弱相互作用区域中，因此与最近揭示的Trotterized演化的量子混沌区域互补（Sieberer等人，npj量子信息5，1（2019））。我们在$p$ -自旋模型，横场伊辛模型与所有的$p$体相互作用的特点，这些结构的不稳定性制度，并分析预测其发生的基础上酉微扰理论。我们进一步表明，有效的哈密顿与Trotter分解的酉时间演化算子，当Trotter步长被选择为在结构不稳定区域，是非常不同的目标哈密顿，这解释了大的错误，可以发生在模拟中的不稳定区域。这些结果对近期基于门的量子模拟器的可靠性具有影响，并揭示了误差与被模拟系统的物理特性之间的重要相互作用。
2022-04-08 quant-ph
Does the full configuration interaction method based on quantum phase estimation with Trotter decomposition satisfy the size consistency condition?
本研究探讨了基于QPE的full-CI计算中，时间演化算符的Trotterization是否会破坏尺寸一致性，发现使用适当的Trotter分解条件对保持尺寸一致性至关重要，并提出了通过顺序添加辅助量子比特加速QPE模拟的方法。
2024-08-08 quant-ph
Trotter errors in digital adiabatic quantum simulation of quantum $\mathbb{Z}_2$ lattice gauge theory
Trotter分解是数字量子模拟的基础。非对称和对称分解用于我们的数字绝热量子$\mathbb{Z}_2$格点规范理论的GPU演示。Trotter分解的实际误差作为耦合参数和耦合参数变化的每一步中的Trotter子步数的函数进行了研究。能量的相对误差与通常定义在演化算子中的Trotter误差密切相关。它们远小于数量级估计。对称分解的误差远小于非对称分解的误差。所得的Trotter误差特征对数字量子模拟的实验实现及其数值演示是有用的。
2020-09-01 cond-mat.str-el hep-lat quant-ph
Slow convergence of Trotter decomposition for rotations
Università di Bari（巴里大学）；INFN, Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）
研究轨道角动量算子L_x和L_y对的Trotter近似，发现状态相关Trotter误差对于域内状态以n^{-1}标度，而对于域外状态收敛速度可任意慢。
2026-05-25 math-ph math.MP quant-ph
Kernpiler: Compiler Optimization for Quantum Hamiltonian Simulation with Partial Trotterization
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；Syracuse University（雪城大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；University of Maryland（马里兰大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
针对现有量子哈密顿量模拟编译技术门数过高难以适配当前量子硬件的问题，提出搭载部分Trotter化及配套优化的Kernpiler编译器，相较现有最优方法最高可将门数与电路深度降低10倍。
2025-11-18 quant-ph
Quantum simulation of nanographenes and Trotter error cancellation
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Nano-Science Center and Department of Chemistry, University of Copenhagen（哥本哈根大学纳米科学中心与化学系）；Riverlane；School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sheffield（谢菲尔德大学数学与物理科学学院）
本文研究了纳米石墨烯π体系的量子模拟，分析了Trotter误差的大小，并发现通过误差消除可显著减少量子相位估计所需的电路深度。
2026-05-15 quant-ph
Exploiting fermion number in factorized decompositions of the electronic structure Hamiltonian
要精确描述费米子系统，通常需要比费米子多得多的轨道。之前对量子化学模拟的资源分析通常未能在基于Trotter的方法的实现中利用这种低费米子数信息，并因此高估了量子计算机的运行时间。它们还依赖于数值程序，这些程序在计算上过于昂贵，无法扩展到具有实际意义的大型系统。在这里，我们提出的技术，解决这两个问题，通过使用各种分解分解的电子结构的哈密顿量。我们展示了我们的均匀电子气技术，发现低填充分数的Trotter误差有了实质性的改善（超过100倍），并将轨道数量推到了比现有方法更高的水平。最后，我们计算的T计数执行相位估计的Jeltron。在低填充状态下，我们观察到与迄今为止报道的最佳Trotter方法相比，门复杂度提高了10倍以上。我们还报告门计数竞争与qubiization为基础的方法的物理利益的维格纳-塞茨值。
2022-05-21 quant-ph
Trotterless Simulation of Open Quantum Systems for NISQ Quantum Devices
针对NISQ设备上开放量子系统模拟中Trotter化方法扩展性差的问题，提出基于Kraus算符级数表示的新方法，可为一类系统生成时间无关深度的电路，作为Trotter化的理想替代方案。
2024-10-04 quant-ph
Optimised Trotter Decompositions for Classical and Quantum Computing
该研究将双算符优化Trotter分解推广至多算符通用场景，补充多阶新分解方案，证明经典设备上结合泰勒展开可远超现有Trotter化方案的精度，并给出最优分解选择指南。
2023-06-16 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-lat
Assessment of various Hamiltonian partitionings for the electronic structure problem on a quantum computer using the Trotter approximation
本研究针对量子计算机上电子结构问题的Trotter化求解，评估了费米子与量子比特代数两类哈密顿量划分技术，发现前者利用对称性可降误差但T门更多、计算成本更高。
2023-08-07 quant-ph
Beyond Trotterization: Variational Product Formulas for Quantum Simulation
Memorial University of Newfoundland and Labrador（纽芬兰与拉布拉多纪念大学）；Interdisciplinary Research Center (IRC) for Advanced Quantum Computing (AQC)（先进量子计算跨学科研究中心）；National Research Council Canada（加拿大国家研究委员会）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理 perimeter 研究所）；Institute for Quantum Computing（量子计算研究所）；Compute Everything Technologies Ltd.（Compute Everything 科技有限公司）
提出一种变分替代Trotter-Suzuki分解的方法，通过全局作用量原理优化变分参数，在保持时间演化幺正性的同时降低误差，适用于任意初态，相比高阶Suzuki方案精度更高且门数更少。
2026-06-25 quant-ph
Beyond Commutativity: Redesigning Trotter Decomposition via Local Symmetry
Università di Roma Tor Vergata（罗马第二大学）；INFN, Sezione di Roma Tor Vergata（罗马第二大学国家核物理研究所）；The University of Tokyo（东京大学）；Sorbonne Université（索邦大学）
本文提出基于局部 SU(2) 对称性的新分解原则，通过将哈密顿量项分组为局部三粒子簇，有效抑制交换性分解中的误差和电路开销，提升量子模拟的精度和效率。
2026-05-15 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum simulation costs for Suzuki-Trotter decomposition of quantum many-body lattice models
本文提出基于一阶对易子标度计算 Trotter 步数上界的形式化方法，并应用于 Hubbard 与 t-J 模型，发现考虑参数和误差后 t-J 模型在量子模拟成本上具有显著优势。
2023-07-05 cond-mat.str-el cond-mat.supr-con quant-ph
Ordering of Trotterization: Impact on Errors in Quantum Simulation of Electronic Structure
Trotter-Suzuki分解在量子化学的量子模拟中经常使用。它们将演化算子转换为可在量子设备上实现的形式，同时产生错误-特罗特错误。通过增加特罗特数，可以使特罗特误差任意小。然而，这增加了所需的量子线路的长度，这可能是不切实际的。因此，期望找到通过替代手段减小特罗特误差的方法。特罗特误差取决于单个项酉的应用顺序。由于可能的排序的数量相对于术语的数量呈阶乘增长，因此很难找到对Trotter序列进行排序的最佳策略。在本文中，我们提出了三个排序策略，并评估其对特罗特错误的影响。首先，我们详尽地研究了可能的订单的分子氢在STO-3G的基础上。我们演示了如何最佳的排序方案取决于相容性图的哈密顿量，并显示它如何随键长的增加而变化。然后，我们使用44分子哈密顿评估两种策略的基础上着色他们的不相容图，同时考虑所获得的着色的性质。我们发现，Trotter错误的大多数系统涉及重原子，使用参考量排序，小于1千卡/摩尔。相对于此，排序方案之间的差异可能是实质性的，大约在毫哈特里的数量级。基于着色的排序方案是相当有前途的，但需要进一步的工作。最后，我们考虑订购策略的基础上规范的Trotter误差算子，包括一个迭代方法，用于生成新的误差算子项插入一个有序的哈密顿量后添加。
2019-12-16 quant-ph
Halving the Cost of Controlled Time-Evolution
Tufts University（塔夫茨大学）
针对量子模拟中受控Trotter化时间演化的标准方法会使单量子比特任意旋转数翻倍、推高容错实现T成本的问题，提出适用于高阶对称Suzuki-Trotter分解的编译方案，将所需任意旋转数减半，降低容错量子模拟成本。
2025-11-17 quant-ph
Graph Optimization Perspective for Low-Depth Trotter-Suzuki Decomposition
本文提出将Trotter-Suzuki分解映射到Pauli框架图上的受限路径，利用贪心搜索在Clifford+RZ门集下优化分解顺序，显著降低电路深度和双量子比特门数，最多减少一个数量级，并具有良好的并行化可扩展性。
2023-05-26 cond-mat.mtrl-sci math-ph math.MP
Symmetric Trotterization in digital quantum simulation of quantum spin dynamics
Incheon National University（仁川国立大学）
该研究评估了对称Trotter化在横场异斯模型量子模拟中的有效性，发现其在早期NISQ设备中并不比一阶Trotter化更准确。
2026-03-09 cond-mat.other quant-ph
Hamiltonian Reordering for Shallower Trotterization Circuits
本文提出在 Trotterization 前利用图着色重排 Hamiltonian 的 Pauli 项以提升门并行性、降低电路深度，并验证其可改善 QAOA 的收敛速度与能量表现。
2025-03-14 quant-ph
Optimized Lie-Trotter-Suzuki decompositions for two and three non-commuting terms
本文针对两个和三个非对易项提出最高到 t^6 阶的优化 Lie-Trotter-Suzuki 分解，通过最小化 Hall 基中误差项系数的 1-范数显著改进现有分解，并证明其足以高效模拟有限程相互作用的一维和二维晶格模型。
2019-03-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Taming Trotter Errors with Quantum Resources
The University of Hong Kong（香港大学）；Foresight Quantum（思必驰量子）；Fudan University（复旦大学）
研究通过分析纠缠熵和魔法度，揭示了量子资源如何影响Trotter误差的统计特性，发现高纠缠态误差更集中，高魔法度态误差分布更轻尾。
2026-08-04 quant-ph
Towards adiabatic quantum computing using compressed quantum circuits
本研究提出基于张量网络的固定深度参数化量子电路经典优化方法，结合反绝热驱动抑制非绝热跃迁，在量子伊辛链基态制备任务中性能优于传统Trotter乘积公式，可应用于组合优化。
2024-06-20 quant-ph
Improving Quantum Algorithms for Quantum Chemistry
我们提出了几个改进的标准Trotter-Suzuki为基础的算法在量子计算机上的量子化学模拟。首先，我们修改了如何实现乔丹-维格纳变换，以减少其成本从线性或对数的轨道数为一个常数。我们的修改不需要额外的辅助量子比特。然后，我们演示了有多少操作可以并行化，导致电路的并行深度进一步线性下降，代价是所需量子位数增加一个小的常数因子。第三，我们修改了Trotter-Suzuki分解中的项阶，显著减少了给定Trotter-Suzuki时间步长的误差。最后的改进修改的哈密顿量，以减少由非零Trotter-Suzuki时间步长引入的错误。所有这些技术都使用数值模拟和详细的门计数进行了验证，给出了现实的分子。
2014-03-23 quant-ph
Is the Trotterized UCCSD Ansatz chemically well-defined?
变分量子本征求解器（VQE）是近年来发展起来的一种最有前途的近场量子算法，它可以用来模拟分子电子结构等多体系统。作为VQE算法的一个有吸引力的分析工具，酉耦合团簇（UCC）理论在最近的文献中重新引起了人们的兴趣。然而，与最初的经典UCC理论不同，在量子计算机上的实现需要有限阶Suzuki-Trotter分解来分离泡利算子的大和的指数。虽然以前的文献已经认识到在UCC方法的Trotterized形式中算子的不同排序的非唯一性，但在化学尺度上不同排序是否重要的问题尚未得到解决。在这封信中，我们探讨了操作排序的TrotterizedUCCSD模型的效果，以及更紧凑的$k$ -UpCCGSD模型最近提出的李等人。我们观察到一个显着的，系统依赖的变化与不同的操作排序Trotterizations的能量。能量变化发生在化学尺度上，有时在数百kcal/mol的数量级上。这封信确定了不仅需要定义在附录中出现的操作符，而且需要定义它们出现的顺序。这是必要的坚持量子化学概念的“模型化学”，除了科学的可重复性的一般重要性。作为最后的说明，我们提出了一个有用的策略，选择出的组合数量的可能性，一个明确定义的和有效的经营者的顺序。
2020-02-08 quant-ph
A Jastrow-type decomposition in quantum chemistry for low-depth quantum circuits
我们提出了一个有效的${\cal O}(N^2)$参数分析，它由一系列的指数算子，其中每个是一个酉变种Neuscamman的集群Jastrow运营商。该矩阵也可以被导出为具有广义单和双的酉耦合簇的T $_2$振幅的分解，其给出了接近全CI能量，并通过扩展指数算子序列来再现它。由于簇Jastrow算符是由数算符的乘积表示的，并且导出的Pauli算符乘积，即Jordan Wigner弦，都是可交换的，因此不需要用Trotter近似来实现量子线路，是近期量子计算机实现变分量子本征求解器算法的一个很好的候选者.分析的准确性进行了检查的氮二聚体的解离，并与其他现有的${\cal O}(N^2)$参数ansatz。量子线路模拟器不仅检验了以二次量子化形式定义的原始ansatz，而且检验了它们的Trotterized变体，在Trotterized变体中，簇振幅被优化以最小化用几个通常是单个Trotter步骤获得的能量。
2019-09-26 physics.chem-ph quant-ph
Suzuki-Trotter Decompositions and other Methods for Quantum Time Evolution
Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik, University of Bonn（波恩大学赫尔姆霍兹射线与核物理研究所）
本文综述量子时间演化的Suzuki-Trotter分解等方法，聚焦近年高效算法与误差界改进，并讨论噪声硬件下的量子计算应用及多种替代方案。
2026-11-02 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-lat
Efficient Trotter-Suzuki Schemes for Long-time Quantum Dynamics
Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik, University of Bonn（波恩大学亥姆霍兹射线与核物理研究所）
本文提出高效的高阶Trotter-Suzuki方案，通过优化参数提升计算效率，并在多个模型中验证其在长时动力学模拟中的优越性。
2026-09-29 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el hep-lat
Higher Order Decompositions of Ordered Operator Exponentials
我们提出了一种基于Lie-Trotter-Suzuki乘积公式的分解方案，将有序算子指数表示为普通算子指数的乘积。我们提供了一个严格的证明，不使用时间位移超算子，并可以适用于非解析函数。我们的证明提供了明确的界限上的错误，并包括情况下，功能不是无限可微的。我们表明，李-特罗特-铃木产品公式仍然可以用于功能，不是无限可微的，但任意顺序缩放可能无法实现。
2008-12-04 math-ph math.MP quant-ph
Theory and practice of Trotter product formulas for quantum chemistry
Xanadu；Volkswagen AG（大众汽车集团）
提出对称保护随机近可积Trotter（SPRINT）框架，结合近可积性、随机化、对称保护等技术优化电子结构哈密顿量模拟，相比先前方法显著降低门数，并引入广义秩分解（GRADE）方法。
2026-07-01 quant-ph
Reducing the Gate Count with Efficient Trotter-Suzuki Schemes
Helmholtz institute for Radiation and Nuclear Physics, University of Bonn（亥姆霍兹辐射与核物理研究所，波恩大学）
本文提出了一种高效Trotter-Suzuki方案，用于减少量子模拟中的门数量，通过优化框架发现新方法并在Heisenberg模型上验证其效率。
2026-07-31 hep-lat quant-ph
Physics Guided Generative Optimization for Trotter Suzuki Decomposition
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
提出P-GONE方法，结合条件扩散模型、图神经网络和REINFORCE微调，联合优化Trotter-Suzuki分解中的项分组、阶数和时间步分配，在保真度≥0.95时实现19.4倍电路深度压缩。
2026-06-04 cs.LG quant-ph
Compilation of Trotter-Based Time Evolution for Partially Fault-Tolerant Quantum Computing Architecture
本文针对STAR部分容错量子架构，提出并行注入协议和自适应注入区域更新技术，结合fSWAP优化二维Hubbard模型的Trotter时间演化编译，实现超10倍加速并评估了量子相位估计所需资源。
2024-10-23 cond-mat.str-el quant-ph
Fast Simulated Annealing inspired by Quantum Monte Carlo
针对量子蒙特卡洛（QMC）在量子退火模拟中寻找最低能量耗时长的问题，本文提出一种数学上不严谨但计算更快的新方法，并通过与传统QMC方法对比，验证了其有效性与优势。
2024-03-12 quant-ph
Suzuki Type Estimates for Exponentiated Sums and Generalized Lie-Trotter Formulas in Banach Algebras
本文在 Banach 代数中利用 Jordan 乘积建立 Lie-Trotter 乘积公式的两类误差估计，提出两种广义公式及显式界，并由此直接导出 Suzuki 对称化指数和近似。
2025-03-15 math-ph math.FA math.MP
Error Estimates and Higher Order Trotter Product Formulas in Jordan-Banach Algebras
Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；UTC Quantum Center, University of Tennessee, Chattanooga（田纳西大学查塔努加分校 UTC 量子中心）；University of Georgia（佐治亚大学）；Alabama A&M University（阿拉巴马农工大学）
本研究将Trotter-Suzuki近似分析拓展到Jordan-Banach代数，解决了此前二阶Trotter公式误差估计存在性的公开问题，验证了其在自旋模拟中的效果，为Jordan代数在算子动力学中的应用提供新思路。
2025-10-30 math-ph math.FA math.MP
Simple Ways to improve Discrete Time Evolution
本文提出将针对两算子优化的Suzuki-Trotter方案推广至多算子分解，并指出泰勒或切比雪夫展开优于某些情况下的Suzuki-Trotter，还给出了基于复零点线性因式分解的稳定截断多项式方法。
2023-09-06 cond-mat.str-el hep-lat physics.comp-ph
A random compiler for fast Hamiltonian simulation
量子系统的动力学可以使用量子计算机通过将幺正分解为一个和两个量子比特门的量子线路来模拟。最成熟的方法是Trotter-Suzuki分解，其电路大小的严格界限取决于系统哈密顿量中的项$L$的数量和哈密顿量$Λ$中最大项的大小。因此，Trotter-Suzuki仅适用于稀疏Hamilton。Trotter-Suzuki是一个确定性编译器，但最近表明，随机编译提供更低的开销。在这里，我们提出并分析了一个随机编译器的哈密顿模拟门的概率是成比例的强度相应的一项在哈密顿。这种方法要求电路大小独立于$L$和$Λ$，而是取决于$λ$，即哈密顿强度的绝对和（$\ell_1$范数）。因此，它特别适合于与量子化学相关的电子结构哈密顿量。考虑到丙烷，二氧化碳和乙烷，我们观察到的速度相比，标准Trotter-Suzuki的$306\times$和$1591\times$之间的物理显着的模拟时间在精度$10^{-3}$。在化学精度进行相位估计，我们报告说，节省是相似的。
2019-06-25 quant-ph
Qudit-native simulation of the Potts model
National University of Science and Technology ``MISIS''（国立科学技术大学（莫斯科信息科学与技术大学））
本文提出基于Suzuki-Trotter分解的Potts模型模拟方法，通过两种量子比特本征分解方案实现高效映射，用于探测动态量子相变。
2025-11-23 quant-ph
Redefining Lexicographical Ordering: Optimizing Pauli String Decompositions for Quantum Compiling
本文提出一种考虑量子比特连通性的泡利串分解优化算法，用于合成 Trotter 化时间演化电路，在减少门数、避免路由和额外 CNOT 门的同时不增大 Trotter 误差，优于 Paulihedral 和 TKET。
2024-08-01 cs.DS cs.PL quant-ph
Non-unitary Trotter circuits for imaginary time evolution
本文提出一种基于单辅助量子比特线路中间测量的虚时间演化块编码方法，以更短更简单的非酉Trotter电路实现概率虚时间演化，并在横场Ising模型和费米子Hubbard模型上验证了其收敛到基态的有效性。
2023-10-29 quant-ph
Perturbational Decomposition Analysis for Quantum Ising Model with Weak Transverse Fields
本文提出一种微扰分解方法，用于模拟含纵向和横向场的一维Ising模型量子演化，在弱至中等横向场下优于传统Trotter方法，为不同参数区间的模拟策略提供指导。
2024-11-06 quant-ph
Variational Quantum Operator Simulation
Tohoku University（东北大学）；The University of Osaka（大阪大学）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）
本文提出变分量子运算模拟（VQOS）方法，通过变分原理在浅层量子电路中实现时间演化算子，提升近期量子计算机的实用性。
2026-08-18 quant-ph
Integrable Digital Quantum Simulation: Generalized Gibbs Ensembles and Trotter Transitions
本文研究了可积数字量子模拟中的Trotter相变，发现系统不会加热至无限温度，且其晚期动力学由离散广义吉布斯系综（dGGE）描述，且在阈值处发生新型新型Trotter相变，表现为局部非零交错磁化化。出现。
2023-06-24 cond-mat.stat-mech quant-ph
Chemical Basis of Trotter-Suzuki Errors in Quantum Chemistry Simulation
虽然量子化学的模拟是量子计算最令人期待的应用之一，但这些算法复杂性的已知上限的缩放是令人生畏的。先前的工作有界误差，由于Trotterization在误差算子的范数和分析缩放相对于自旋轨道的数量。然而，我们发现，这些误差范围可以松散的一些分子高达16个数量级。此外，小系统的数值结果未能揭示任何明确的基态误差和自旋轨道数之间的相关性。相反，我们认为化学性质，如分子中的最大核电荷和轨道的填充分数，可以决定量子模拟的成本。我们的分析激发了几种策略，使用经典处理，以进一步减少所需的特罗特步长，并估计必要的步骤数，而不需要额外的量子资源。最后，我们证明了改进的方法，状态准备技术是渐近优于模拟文献中的建议。
2015-02-05 physics.chem-ph quant-ph
Numerical Experiments with Parameter Setting of Trotterized Quantum Phase Estimation for Quantum Hamiltonian Ground State Computation
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
本文通过数值实验探讨了量子相位估计算法在计算量子磁体基态能量时的参数设置，分析了不同输入对算法性能的影响，并提出了量子算法的调优指南。
2026-08-18 cond-mat.dis-nn cs.NA math.NA
Simulating time evolution on distributed quantum computers
研究Trotter-Suzuki分解变体以适应分布式量子计算机硬件约束，通过增大局部Trotter步长减少互连使用，发现局部错误扩散慢，可利用快速局部操作提升整体结果保真度。
2022-08-16 cond-mat.str-el quant-ph
Digital quantum simulation of many-body non-Markovian dynamics
提出了一种对多体局部不可分非马尔可夫开放量子系统进行数字量子模拟的算法方法。它由两部分组成：首先，将全局系统传播子Suzuki-Lie-Trotter分解为子系统传播子的乘积，子系统传播子可以不是量子信道，其次，通过扩张空间上的酉操作和测量实现子系统传播子的算法过程。通过对相关的Suzuki-Lie-Trotter分解提供严格的误差界，我们能够分析该方法的效率，并将其与系统的局部不可分性的适当度量相联系。根据我们的分析，所提出的方法有望在实验上实现各种有趣的情况下。
2016-08-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
On the Trotter Error in Many-body Quantum Dynamics with Coulomb Potentials
Duke University（杜克大学）；Australia National University（澳大利亚国立大学）；Rutgers University（罗格斯大学）
本文研究了库仑相互作用多体量子系统中Trotter方法的收敛性，证明了无界哈密顿量的Trotter化具有1/4阶收敛性，并探讨了该结果的最优性及统一框架下的挑战。
2026-02-17 math-ph math.MP quant-ph
Strong Error Bounds for Trotter & Strang-Splittings and Their Implications for Quantum Chemistry
针对Trotter误差对输入态依赖性及无界算子应用不明确的问题，提出含高阶乘积公式的误差估计通用理论，通过氢原子案例解析化学模拟误差，揭示胖尾态误差标度特性及高阶Trotter层级失效情况，解析与数值结果一致。
2024-11-27 cs.NA math-ph math.MP
Error-resilient Monte Carlo quantum simulation of imaginary time
计算量子多体系统的基态性质是近期量子硬件的一个有前途的应用，在许多领域具有潜在的影响。传统的量子相位估计算法使用深电路，需要容错技术。近年来发展起来的许多量子模拟算法都是以不精确和变分的方式来利用浅电路。在这项工作中，我们结合量子蒙特卡罗和量子计算，提出了一个算法来模拟的时间演化和解决的基态问题。根据修正的Cauchy-Lorentz分布，对实时演化算子进行随机演化时间采样，可以计算实时演化中观测值的期望值。我们的算法接近精确的解决方案，给出了电路深度以所需的精度多项式增加。与量子相位估计相比，Trotter步数，即电路深度，可以小数千倍，以实现基态能量的相同精度。我们验证了弹性Trotterisation错误所造成的有限的电路深度在各种模型的数值模拟。结果表明，即使在没有完全容错的量子计算机的情况下，蒙特卡罗量子模拟也是很有前途的。
2023-02-06 quant-ph
First- and Second-Order Digital Quantum Simulation of Three-Level Jaynes-Cummings Dynamics on Superconducting Quantum Processors
Amrita Vishwa Vidyapeetham（阿弥塔大学）；Deakin University（迪肯大学）
本文通过数字量子模拟在超导量子处理器上实现三能级Jaynes-Cummings动力学，利用校准门操作和噪声意识电路设计提高模拟精度。
2026-02-24 quant-ph
Efficient quantum simulation of unitary gates based on atomic ensembles
University of Liège（列日大学）；New York University（纽约大学）；NYU Shanghai（纽约大学上海分校）；NYU-ECNU Institute of Physics at NYU Shanghai（纽约大学上海纽约大学物理研究所）；Center for Quantum and Topological Systems (CQTS), NYUAD Research Institute, New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学研究院量子与拓扑系统中心）
本研究基于置换对称原子系综，采用嘉当分解方法实现了自旋哈密顿量的高效酉时间演化，其误差与系统规模无关，优于特罗特化方法，可用于量子模拟的紧凑电路构建。
2026-10-16 quant-ph
Tailoring Fault-Tolerance to Quantum Algorithms
本文提出求解并拼接算法，在检错码族和超图乘积码上合成Clifford Trotter电路的物理实现，利用flag gadgets以极小开销实现最优深度容错，为量子计算中算法量身定制的容错机制提供了有原则的方法。
2025-09-16 cs.IT math.IT quant-ph
Mid-Circuit Measurements for Clifford Noise Reduction in Hamiltonian Simulations
qBraid Co.（qBraid公司）；IonQ Inc.（IonQ公司）；NVIDIA Corporation（英伟达公司）
本文提出结合通用超快速编码的辛-转置 Trotter 合成与克利福德噪声减少和Shor式稳定子验证的门控测量框架，通过六量子位编码克利福德 Trotter 步在巴rium开发系统上的实现，展示出降低逻辑错误率的效果。
2026-05-13 quant-ph
