量子物理
[提交于 2024年4月30日
(v1)
,最后修订 2025年1月11日 (此版本, v3)]
标题: 哈密顿量的实时演化结构学习
标题: Structure learning of Hamiltonians from real-time evolution
摘要: 我们研究从实时演化中学习哈密顿量结构的问题:给定能够对未知局部哈密顿量$H = \sum_{a = 1}^m \lambda_a E_a$在$n$个量子比特上应用$e^{-\mathrm{i} Ht}$的能力,目标是恢复$H$。 在假设相互作用项$E_a$已知的情况下,这个问题已经得到了很好的理解,只有相互作用强度$\lambda_a$是未知的。 但是,在没有先验知识的情况下,我们能多高效地学习一个局部哈密顿量呢? 我们提出了一种新的、通用的哈密顿量学习方法,不仅解决了具有挑战性的结构学习变体,还解决了该领域中的其他开放问题,同时实现了海森堡极限的标度标准。 特别是,我们的算法在总演化时间$O(\log (n)/\varepsilon)$内将哈密顿量恢复到$\varepsilon$的误差,并具有以下吸引人的特性:(1) 它不需要知道哈密顿量的项;(2) 它超越了短程设置,在任何哈密顿量$H$中有效,其中与一个量子比特相互作用的项的和具有有界范数;(3) 它按照$H$在常数时间$t$增量中演化,从而实现常数时间分辨率。作为应用,我们还可以学习表现出幂律衰减的哈密顿量,达到精度$\varepsilon$,总演化时间超过标准极限$1/\varepsilon^2$。
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