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面向强关联材料的集成 DFT-Wannier-量子嵌入流水线:Li-hBN 中的标度基准测试

量子物理 2026-07-26 v1

摘要

将密度泛函理论 (DFT) 与量子变分算法无缝集成,对于强关联材料的预测性模拟至关重要。在这项工作中,我们提出了一条端到端的计算流水线——包含 DFT 几何弛豫、非自洽场 (NSCF) 计算和基于 Wannier 的轨道局域化——以制备用于量子嵌入的活性空间 Hamilton 量。我们利用自适应变分量子本征求解器 (ADAPT-VQE) 框架,通过贪心算符交换性划分 (GOCP) 方法和 Taylor 展开的 O(5) 算符演化策略对其进行了显著增强,以高效管理 Hilbert 空间的指数级标度。我们通过对 Li-hBN 的系统基准研究展示了这一框架,将系统映射到量子比特寄存器上,并研究了随着活性空间从 8 个空间轨道扩展到 14 个时的收敛行为。我们的结果量化了活性空间大小与计算需求之间的关系,确定了一堵关键的“标度墙”,在此处经典模拟成本从可控转变为难以处理。这项研究为 DFT 到 ADAPT-VQE 的工作流程提供了严格的性能基线,并为目前使用先进协同处理策略的混合量子-经典架构所面临的内存和处理极限提供了经验见解。

关键词

引用

@article{arxiv.2607.23590,
  title  = {An Integrated DFT-Wannier-Quantum Embedding Pipeline for Strongly Correlated Materials: Scaling Benchmarks in Li-hBN},
  author = {Hermawan Kresno Dipojono},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.23590},
  year   = {2026}
}

备注

12 pages, 1 figure