利用辅助场量子蒙特卡罗与计算基底断层扫描增强量子计算
量子物理
2025-12-30 v3
摘要
我们提出了 QC-CBT-AFQMC 一种混合算法，将计算基底断层扫描 (CBT) 融入 Huggins 等人于 2022 年提出的量子-经典辅助场量子蒙特卡罗 (QC-AFQMC) 方法中，取代了经典阴影的使用。虽然原始的 QC-AFQMC 方法在量子化学计算中表现出高精度，但其后处理需要指数级的计算成本。后续采用匹配门阴影的方法 [Commun. Math. Phys. 404, 629 (2023)] 改进了可扩展性，但仍面临计算需求的严重限制，难以用于实际应用。我们的 QC-CBT-AFQMC 方法使用浅层 Clifford 电路，相较于原始算法实现两个两比特门的平方级减少，显著降低了计算需求，在有限的测量预算下实现了精确计算。我们在羟基自由基、乙烯和氮分子上展示了其有效性，得到的势能曲线与 established benchmarks 高度吻合。我们还检查了 CBT 测量次数对精度的影响，表明减去活空间 AFQMC 能量可消除测量引起的误差。此外，我们将 QC-CBT-AFQMC 应用于 [3+2] 环加成反应的反应势垒估计，实现了与高精度参考值的一致性，并成功Incorporate了完整基组外推技术。这些结果表明，QC-CBT-AFQMC 是一种实用的量子-经典混合方法，桥接了量子设备与准确化学模拟能力之间的鸿沟。
引用
@article{arxiv.2502.20066,
title = {Enhancing quantum computations with the synergy of auxiliary field quantum Monte Carlo and computational basis tomography},
author = {Viktor Khinevich and Wataru Mizukami},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.20066},
year = {2025}
}