基于量子相位估计的全配置相互作用方法在 Trotter 分解下是否满足大小一致性条件？
量子物理
2024-09-26 v3
摘要
原子和分子的电子结构计算被视为量子计算机的有前景的应用领域。量子相位估计（QPE）和变分量子希尔伯特求解器（VQE）是两个关键算法，已得到广泛研究。构成两个相距很远的单体的二体能量等于单体能量之和，这一被称为大小一致性的条件，是量子化学计算中的重要条件。最近，我们报告称，在采用面向二体的分子轨道（K. Sugisaki 等，J. Comput. Chem. 在线出版）时，VQE 中基于单位偶联簇单双（UCCSD） ansatz 的 Trotter 化会违反大小一致性条件。众所周知，全配置相互作用（full-CI）能量对分子轨道的任意旋转是不变的，因此 QPE 基于的 full-CI 理论上应满足大小一致性。然而，时间演化算子的 Trotter 分解可能会破坏大小一致性条件。在本文中，我们调查了在 QPE 基于的 full-CI 计算中使用 Trotter 分解是否能够维持大小一致性。我们的数值仿真揭示，QPE 基于的 full-CI 在采用面向二体的分子轨道时，大小一致性并非自动被违反，但采用恰当的 Trotter 分解条件至关重要才能维持大小一致性。我们还报告了通过顺序添加辅助量子位来加速 QPE 仿真的方法。
关键词
引用
@article{arxiv.2406.09830,
title = {Does the full configuration interaction method based on quantum phase estimation with Trotter decomposition satisfy the size consistency condition?},
author = {Kenji Sugisaki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2406.09830},
year = {2024}
}
备注
8 pages, 9 figures