基于情境子空间方法和对称性优化的分子激发态计算

尽管激发态计算在光化学和材料科学中发挥着关键作用，但在噪声中间规模量子硬件上仍鲜有探索。本文提出一种资源高效的框架，将情境子空间（CS）方法与变分量子脱矢（Variational Quantum Deflation, VQD）算法相结合，以实现降低比特需求的系统化分子激发态计算。通过数值结果，我们发现该组合在计算激发态时降低比特数并无障碍。此外，我们演示了采用一种自旋守恒的硬件高效 ansatz——即 $\mathcal{N}(\theta_x,\theta_y,\theta_z)$ 块 ansatz——可在投影子空间内利用自旋对称性，从而进一步降低计算资源需求。与常用的 $R_{y}R_{z}$ ansatz 相比，采用 $\mathcal{N}(\theta_x,\theta_y,\theta_z)$ ansatz 可在类似电路深度下将优化迭代次数降低最高可达 3 倍。