模块化量子处理器上量子化学的高效算法
量子物理
2026-01-26 v2 原子物理
化学物理
摘要
量子化学是量子计算机未来应用的热门领域，但对量子比特数等资源的要求表明模块化计算架构将是必需。我们引入一种在多个计算模块上分布式的量子化学算法：分布式特意选择性耦合集群（dUSCC）。我们设计 packing 方案，利用Trotter化的伪交换性最大化并行度，同时优化围绕缓冲区内模块 Bell 对的调度所有模块门。我们在3簇（H)链上实现dUSCC，展示其自然利用分子结构以减少模块间延迟。我们指出，dUSCC的运行时间在模块间延迟达到约20倍于模块内门时仍保持不变，同时保持化学精度。dUSCC在弱纠缠系统中应为“免费”，且使用经典算法可有效发现dUSCC的“免费”性。这种新的编译方案既利用伪交换性，又考虑模块间门调度，可能为其他Trotter化算法的高效分布式编译提供可能。
引用
@article{arxiv.2506.13332,
title = {Efficient algorithms for quantum chemistry on modular quantum processors},
author = {Tian Xue and Jacob P. Covey and Matthew Otten},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.13332},
year = {2026}
}