科研动态
在量子多体体系中，低能激发谱决定了材料与量子物质的大量关键性质，例如准粒子结构、相变行为以及动力学响应等。如何高效而准确地求解多体系统的低能激发态，是凝聚态物理、量子化学和量子计算中的核心问题之一。随着量子计算逐步进入可处理更大规模量子比特的“megaquop”阶段，利用当前含噪量子器件研究多体系统激发谱，正成为展示量子计算实际效用的重要方向之一。
近日，中山大学物理学院、广东省磁电物性分析与器件重点实验室陈继尧副教授与合作者提出了一种基于切空间的激发态量子算法，将张量网络中基于切空间的激发态思想推广到参数化量子线路框架中。该方法从多体体系中的准粒子图像出发，在已优化好的变分基态线路周围构造切空间，通过在基态线路不同深度插入局域扰动门并进行动量叠加，系统逼近低能激发态；它既包含传统单模近似作为特例，又能借助深层线路中的算符传播效应有效表征空间支撑更大的激发结构，从而显著提升对低能激发态的刻画能力。研究团队在一维和二维横场Ising模型上验证了该方法的有效性，结果表明，该方法能够以较高精度捕获大量低能激发态，并在与已有激发态量子算法的比较中展现出明显优势。该方法还可用于笼目晶格海森堡反铁磁体激发谱和一维海森堡链动力学自旋结构因子的计算，并可在当前量子硬件上实现。该成果为研究量子多体体系中的低能谱、准粒子结构和动力学响应提供了新工具，也为探索量子计算在凝聚态物理和材料问题中的实用优势开辟了新方向。
基于切空间的量子线路激发态拟设示意图与原理图
相关研究成果以《Tangent Space Excitation Ansatz for Quantum Circuits》为题于2026年4月发表于《Physical Review Letters》上。中山大学物理学院为该论文的第一署名单位，物理学院陈继尧副教授为第一作者兼共同通讯作者，维也纳大学Norbert Schuch教授、香港大学/柏林自由大学曹晨风博士、中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心博士生杨沐春为共同通讯作者，共同作者中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心博士生黄泊琛与周端陆研究员也做出了重要贡献。上述工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目、广东省磁电物性分析与器件重点实验室、广东省磁电物性基础学科研究中心（物理学）的大力支持。
