在量子计算机上计算量子化学的能量导数
量子物理
2020-06-30 v3
摘要
对化学反应和复杂分子体系的建模已被提议作为未来量子计算机的“杀手级应用”。对此，分子本征能量导数的精确计算至关重要，可用于几何优化、过渡态搜索、对外加电场或磁场响应的预测以及分子动力学模拟。本工作中，我们综述了计算能量导数的方法，并提出了两种新方法：一种基于量子相位估计，另一种基于低阶响应近似。我们计算了所提方法的渐近误差界和近似计算标度。实现这些方法后，我们在实验量子处理器上完成了世界上首次几何优化，将双氢分子的平衡键长估计至与全组态相互作用值相差 0.014 埃以内。在同一实验中，我们估计了 H2 分子的极化率，在平衡键长处与前者一致，相对误差在 0.06 a.u.（2%）以内。
引用
@article{arxiv.1905.03742,
title = {Calculating energy derivatives for quantum chemistry on a quantum computer},
author = {T. E. O'Brien and B. Senjean and R. Sagastizabal and X. Bonet-Monroig and A. Dutkiewicz and F. Buda and L. DiCarlo and L. Visscher},
journal= {arXiv preprint arXiv:1905.03742},
year = {2020}
}
备注
19 pages, 1 page supplemental, 7 figures. v2 - tidied up and added example to appendices