基于变分量子本征求解器算法且不指定自旋多度的化学反应计算分析
化学物理
2023-03-14 v2 量子物理
摘要
沿基态势能面分析具有未知自旋态的化学反应具有挑战性，因为必须使用不同自旋多度分别多次计算电子态以寻找最低能量态。然而，原则上，使用量子计算机无需预先指定自旋多度即可通过单次计算获得基态。本工作中，作为概念验证，使用变分量子本征求解器（VQE）算法计算了 PtCO 的基态势能曲线。该系统由于 Pt 与 CO 的相互作用而表现出单重态-三重态交叉。研究发现，使用态矢量模拟器的 VQE 计算在成键区收敛到单重态，而在解离极限处得到三重态。在使用实际量子器件进行计算时，采用误差缓解技术后得到的势能位于模拟能量的 2 kcal/mol 以内。即使在少量 shots 的情况下，也能清晰区分成键区与解离区的自旋多度。本研究结果表明，量子计算可成为分析那些基态自旋多度及其变化未知体系的化学反应的有力工具。
引用
@article{arxiv.2303.05065,
title = {Computational analysis of chemical reactions using a variational quantum eigensolver algorithm without specifying spin multiplicity},
author = {Soichi Shirai and Hokuto Iwakiri and Keita Kanno and Takahiro Horiba and Keita Omiya and Hirotoshi Hirai and Sho Koh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.05065},
year = {2023}
}