多体局域化态的确定方法及系统技术方案

本申请公开了一种多体局域化态的确定方法及系统，属于量子技术领域。本申请通过应用“激发态变分量子本征求解器”作为工具来确定和分析多体局域化态，通过构建包含制备线路、参数化量子线路(PQC)和测量线路的系统架构，在量子线路上通过“激发态量子本征求解器”来研究多体局域化态，利用量子优势，可以研究之前受限于经典计算极限无法研究的更大尺寸与更高维度系统中的多体局域化态。并且，相比于传统的应用时间演化确定多体局域化态的方法，本申请由于应用“受控时间演化”测量本征态判据来确定多体局域化态，所需量子资源更少，线路深度更浅，受噪声影响也更小。受噪声影响也更小。受噪声影响也更小。

【技术实现步骤摘要】
多体局域化态的确定方法及系统


[0001]本申请实施例涉及量子
，特别涉及一种多体局域化态的确定方法及系统。

技术介绍

[0002]多体局域化态(Many
‑
body Localization，简称MBL)是一种发生在孤立量子多体系统中的动力学现象。多体局域化态并不满足本征态热化假说(Eigenstate Thermalization Hypothesis，简称ETH)，并在局部可观测值中始终保留其初始条件的记忆。多体局域化态的探测与研究是凝聚态物理中一个十分重要的方向。
[0003]数值上常采用严格对角化的方法研究有限尺寸系统中的多体局域化态。利用严格对角化的方法，可以求解出相应哈密顿量的本征态与本征值，进而可以研究系统随时间演化，其纠缠熵等物理量的变化行为，来判断系统是否处于多体局域化态。由于哈密顿量对应的希尔伯特空间维度随系统尺寸指数增长，受限于经典计算机的计算能力，严格对角化方法所能研究的系统尺寸相比于热力学极限是非常小的。量子计算机可以突破经典计算机的计算极限，在更接近热力学极限的情况下研究多体局域化态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多体局域化态的确定方法，其特征在于，所述方法包括：通过制备线路制备量子多体系统的初态，所述量子多体系统包括多个量子比特；通过参数化量子线路PQC对所述初态进行处理，得到所述PQC的输出态；其中，所述PQC的输出态用于近似表征所述量子多体系统的本征态；通过测量线路对所述PQC的输出态进行测量，基于测量结果得到目标参数指标，所述目标参数指标用于判定所述量子多体系统是否处于多体局域化态；在所述目标参数指标满足条件的情况下，确定所述量子多体系统处于所述多体局域化态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标参数指标包括辅助量子比特的本征态判据；所述通过测量线路对所述PQC的输出态进行测量，基于测量结果得到目标参数指标，包括：控制所述辅助量子比特处于叠加态；通过所述测量线路基于所述辅助量子比特，控制所述量子多体系统做受控时间演化；测量所述辅助量子比特的自旋x,y,z分量的期望值；基于所述辅助量子比特的自旋x,y,z分量的期望值，得到所述辅助量子比特的约化密度矩阵；根据所述辅助量子比特的约化密度矩阵，得到所述辅助量子比特的本征态判据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在所述目标参数指标满足条件的情况下，确定所述量子多体系统处于所述多体局域化态，包括：在所述本征态判据大于或等于阈值的情况下，确定所述量子多体系统处于所述多体局域化态。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过所述测量线路基于所述辅助量子比特，控制所述量子多体系统做受控时间演化，包括：在所述辅助量子比特处于0态的情况下，保持所述量子多体系统的状态不变；在所述辅助量子比特处于1态的情况下，控制所述量子多体系统做时间演化。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过PQC对所述初态进行处理，得到所述PQC的输出态，包括：获取所述PQC的最优参数，所述最优参数是指使得所述PQC对应的目标函数收敛时所述PQC的参数；设置所述PQC的参数为所述最优参数；通过所述PQC对所述初态进行处理，得到所述PQC的输出态。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述目标函数为所述量子多体系统的能量方差，所述能量方差是指所述量子多体系统的哈密顿量平方的期望值，与所述量子多体系统的哈密顿量的期望值的平方的差值；所述获取所述PQC的最优参数，包括：测量得到所述能量方差分解得到的多个泡利字符串的期望值；根据所述多个泡利字符串的期望值，计算得到所述能量方差；以所述能量方差收敛为目标，对所述PQC的参数进行调整；
在所述能量方差满足收敛条件的情况下，获取所述PQC的参数作为所述最优参数。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过制备线路制备量子多体系统的初态，包括：制备所述制备线路的输入态；通过所述制备线路对所述制备线路的输入态进行处理，得到所述量子多体系统的初态。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述制备线路包括第一子线路和第二子线路；所述通过所述制备线路对所述制备线路的输入态进行处理，得到所述量子多体系统的初态，包括：通过所述第一子线路对所述制备线路的输入态进行处理，得到所述第一子线路的输出态，所述第一子线路的输出态为反铁磁态；通过所述第二子线路对所述第一子线路的输出态进行处理，得到所述量子多体系统的初态；其中，所述第二子线路用于使不同量子比特之间产生纠缠。9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铄，张士欣，张胜誉，姚宏，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：