发表机构
IQM Quantum Computers; Technical University of Munich, CIT, Department of Computer Science; École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL); CNRS, Laboratoire de Physique Théorique de la Matière Condensée, Sorbonne Université（IQM量子计算机; 慕尼黑工业大学计算与工程学院计算机科学系; 洛桑联邦理工学院; 法国国家科学研究中心凝聚态物质理论物理实验室索邦大学）
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本文提出算子投影变分量子实时演化（OVQRTE），通过强制可观测量的埃伦费斯特方程更新电路，仅需期望值测量，在超导处理器上以24量子比特验证了其高效性与准确性，为近期量子硬件上模拟关联凝聚态系统提供了新途径。
AI 中文摘要
对关联量子系统的精确实时模拟，对经典方法和近期量子硬件而言仍然具有挑战性。我们引入了算子投影变分量子实时演化（OVQRTE），该方法通过强制执行一组选定可观测量的埃伦费斯特方程来更新参数化电路。OVQRTE仅需要期望值测量，而算子集的选择能够在精度和测量成本之间实现系统性的权衡，相对于现有的变分实时演化算法，大幅降低了量子资源需求。在模拟器上实现海森堡模型的OVQRTE动力学后，我们使用多达24个量子比特，在IQM Emerald超导处理器上对安德森杂质模型进行了算法基准测试。我们进一步利用OVQRTE为量子选择的组态相互作用（QSCI）采样计算基态，从而能够在自洽的鬼影-古茨维勒拟设（gGut）嵌入循环内计算基态能量和态密度。我们的结果确立了OVQRTE作为在近期量子硬件上研究关联凝聚态系统的一种有前景的方法。
英文摘要
Accurate real-time simulation of correlated quantum systems remains challenging for both classical methods and near-term quantum hardware. We introduce operator-projected variational quantum real-time evolution (OVQRTE), which updates a parameterized circuit by enforcing the Ehrenfest equations for a selected set of observables. OVQRTE requires only expectation-value measurements, while the choice of operator set enables a systematic trade-off between accuracy and measurement cost, substantially reducing quantum-resource requirements relative to existing variational real-time-evolution algorithms. After implementing OVQRTE dynamics of Heisenberg model on a simulator, we benchmark the algorithm for the Anderson impurity models on the IQM Emerald superconducting processor using up to 24 qubits. We further use OVQRTE to sample computational-basis states for quantum-selected configuration interaction (QSCI), enabling the calculation of the ground-state energy and density of states within a self-consistent ghost-Gutzwiller Ansatz (gGut) embedding loop. Our results establish OVQRTE as a promising approach for investigating correlated condensed-matter systems on near-term quantum hardware.
