混合量子/经典方法用于分子电子结构理论的基态和激发态解析梯度

我们针对应用于费米子系统的混合量子/经典多态收缩变分量子本征求解器（MC-VQE），推导了基态和激发态能量关于系统参数（包括核坐标）的解析梯度。我们展示了如何通过采用拉格朗日形式来评估总导数，使得梯度的响应贡献可以用与获得VQE能量相似的量子计算量来评估，并且与导数参数（例如核坐标数量）的总数无关。我们还证明，大步长有限差分处理方向导数与参数平移规则相结合，可以显著减轻在求解量子响应方程时处理量子参数Hessian的复杂性。这使得能够计算具有数百个原子的系统的解析导数性质，同时在量子计算机上求解其最强相关轨道的活性空间。我们数值证明了解析梯度的精确性，并讨论了量子响应贡献的大小。