在电子结构哈密顿量的因子化分解中利用费米子数
量子物理
2022-05-24 v2
摘要
对费米子系统的精确描述通常需要远多于费米子的轨道数。以往量子化学模拟的资源分析常常未能在基于 Trotter 方法的实现中利用这一低费米子数信息，从而高估了量子计算机的运行时间。它们还依赖于计算代价过高、难以扩展到实际感兴趣的大型系统的数值程序。在此，我们提出利用电子结构哈密顿量的各种因子化分解来解决这两个问题的技术。我们以均匀电子气为例展示我们的技术，发现在低填充分数下 Trotter 误差有显著（超过 100 倍）的改善，并推至比现有方法可能达到的远高得多的轨道数。最后，我们计算了在 Jellium 上执行相位估计的 T 计数。在低填充区域，我们观察到门复杂度相比迄今报道的最佳基于 Trotter 的方法有超过 10 倍的改善。我们还报告了在物理感兴趣的 Wigner-Seitz 值下与基于 qubitization 的方法具有竞争力的门计数。
引用
@article{arxiv.2107.07238,
title = {Exploiting fermion number in factorized decompositions of the electronic structure Hamiltonian},
author = {Sam McArdle and Earl Campbell and Yuan Su},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.07238},
year = {2022}
}
备注
Published version + Small error in Figs 1 & 2 corrected from the published version, which has the effect of slightly reducing the plotted spectral decomposition bounds