将HHL算法适配于量子多体理论
量子物理
2023-11-10 v3 原子物理
化学物理
摘要
为量子化学开发近期与远期量子算法的快速进展，为我们提供了超越传统方法、探索将量子计算应用于电子结构计算新途径的动力。在这项工作中，我们确定了量子多体理论与量子线性求解器之间的联系，并实现了Harrow-Hassidim-Lloyd（HHL）算法，通过（非酉）线性化耦合簇理论对轻分子系统的关联能进行精确预测。我们改进HHL算法以集成两个新方面——（a）我们提出一种新颖的缩放方法，允许将任意对称正定矩阵A缩放，以求解Ax = b并以合理精度获得x，同时无需计算A的特征值；（b）我们设计了降低整体电路深度的技术。在此背景下，我们针对量子计算的不同时代引入以下HHL变体——适用于含噪中等规模量子（NISQ）、 late-NISQ和早期容错时代的适当形式的AdaptHHLite，以及适用于容错量子计算时代的AdaptHHL。我们展示了AdaptHHLite的NISQ变体通过模拟以及11量子位IonQ量子硬件精确捕获关联能的同时保持资源精简的能力。
引用
@article{arxiv.2212.14781,
title = {Adapting the HHL algorithm to quantum many-body theory},
author = {Nishanth Baskaran and Abhishek Singh Rawat and Akshaya Jayashankar and Dibyajyoti Chakravarti and K. Sugisaki and Shibdas Roy and Sudhindu Bikash Mandal and D. Mukherjee and V. S. Prasannaa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.14781},
year = {2023}
}