折叠谱 VQE：一种用于计算分子激发态的量子计算方法
量子物理
2024-03-01 v2 化学物理
摘要
量子计算的最新进展为量子化学提供了潜在的新途径，因为量子计算机增强的计算能力可被用来自然编码并求解电子结构问题。人们已提出理论上精确的量子化学算法（如量子相位估计），但当前含噪中等规模量子器件（NISQ）的有限能力促使了要求更低的混合算法的发展。在此背景下，变分量子本征求解器（VQE）算法作为计算小分子基态能量的有效方法被成功引入。本研究探讨折叠谱（FS）方法作为 VQE 算法的扩展，用于计算分子激发态。它提供了在选定目标能量附近直接求解激发态的可能性，且使用与基态计算相同的 ansatz。受量子蒙特卡洛文献中基于方差的方法启发，FS 方法最小化能量方差，因而需要计算代价高昂的平方哈密顿量。我们通过采用泡利分组流程来缓解这种潜在的差扩展性，识别出可同时求值的对易泡利串集合，从而显著降低了计算成本。我们将 FS-VQE 方法应用于小分子（H、LiH），在理想量子模拟器上以化学精度获得了所有电子激发态。
引用
@article{arxiv.2305.04783,
title = {Folded Spectrum VQE : A quantum computing method for the calculation of molecular excited states},
author = {Lila Cadi Tazi and Alex J. W. Thom},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.04783},
year = {2024}
}