利用超相关哈密顿量精确量子模拟分子基态与激发态
化学物理
2022-01-25 v1
摘要
NISQ 时代设备面临诸多挑战，如有限的量子比特连通性、短相干时间和可观的量子门错误率。因此，需要电路深度浅、量子比特数少的量子算法来利用这些设备。我们尝试借助正则变换和显式相关的经典量子化学理论来实现这一点。在这项工作中，紧凑的从头算哈密顿量是通过哈密顿量的近似相似变换经典生成的，该变换使用：a) 一个显式相关的二体幺正算符，具有广义对激发，可消除哈密顿量中的库仑电子-电子奇点；b) 一个幺正单体算符，以有效捕获准确描述激发态所需的轨道弛豫效应。由此产生的超相关哈密顿量能够以均衡的方式描述分子体系的基态和激发态。使用基于单双激发幺正耦合簇（UCCSD）拟设的 fermionic-ADAPT-VQE 方法，并仅使用最小基组（ANO-RCC-MB），我们证明超相关哈密顿量可以产生与大得多的 cc-pVTZ 基组相当的基态能量。对于本工作中研究的化学物种，这导致所需 CNOT 门数量可能减少超过三个数量级。此外，将 qEOM 形式与超相关哈密顿量结合使用，我们将激发能的误差降低了一个数量级。这里开发的超相关哈密顿量是厄米的，且仅包含一体和二体相互作用项，因此可以轻松地与任何量子算法结合，用于精确的电子结构模拟。
引用
@article{arxiv.2201.09852,
title = {Accurate quantum simulation of molecular ground and excited states with a transcorrelated Hamiltonian},
author = {Ashutosh Kumar and Ayush Asthana and Conner Masteran and Edward F. Valeev and Yu Zhang and Lukasz Cincio and Sergei Tretiak and Pavel A. Dub},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.09852},
year = {2022}
}