양자 바닥 상태 준비의 새로운 혁신, 다중 허수 시간 진화 알고리즘

초록

본 논문은 양자 허수 시간 진화(QITE) 알고리즘의 측정 비용과 정확도 문제를 해결하기 위해 ‘다중 시간 QITE(MT-QITE)‘를 제안한다. 기존 QITE가 하나의 고정된 시간 스텝을 사용하는 반면, MT-QITE는 각 해밀토니안 항에 서로 다른 시간 스텝을 부여하여 더 유연한 변분적 접근을 가능하게 한다. 이를 통해 동일한 참조 양자 상태를 사용하여 측정 오버헤드를 크게 줄이고, 더 높은 바닥 상태 충실도를 달성하며, 알고리즘의 병렬 실행이 가능해진다.

상세 분석

MT-QITE 알고리즘의 핵심 혁신은 기존 QITE의 단일 시간 스텝 근사를 다중 시간 변수로 확장한 데 있다. 표준 QITE는 해밀토니안 파티션의 모든 항에 대해 동일한 허수 시간 스텝(Δτ)을 적용하지만, 이는 비가환적인 항들 사이의 트로터 오차를 유발한다. MT-QITE는 각 파티션 항(예: ĥ