基于量子计算机上虚时间演化的分子最优几何结构穷举搜索
量子物理
2023-11-06 v2
摘要
我们针对首次量子化本征求解器提出了一种非变分的分子几何优化方案，该求解器是近期提出的、利用量子计算机上概率虚时间演化（PITE）进行量子化学计算的框架。在该方案中，分子中的电子被视为量子力学粒子，而原子核被视为经典点电荷。我们将电子态与候选分子几何结构均编码为多变比特态的叠加，从而获得量子优势。由重复测量所得结果形成的直方图给出了能量面的全局最小值。我们证明，对于电子数 n_e，电路深度按 O(n_e^2 poly(log n_e)) 缩放，若额外提供 O(n_e log n_e) 个量子比特，则可降低至 O(n_e poly(log n_e))。我们通过数值模拟验证了该方案。这一新的高效方案将有助于实现量子计算机上实用量子化学的可扩展性。作为该方案的一个特例，也允许仅由带电粒子组成的经典系统。我们还考察了适配于变分计算的该方案，后者优先节省噪声中等规模量子（NISQ）设备的电路深度。
引用
@article{arxiv.2210.09883,
title = {Exhaustive search for optimal molecular geometries using imaginary-time evolution on a quantum computer},
author = {Taichi Kosugi and Hirofumi Nishi and Yuichiro Matsushita},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.09883},
year = {2023}
}
备注
19 figures