在含噪量子处理器上计算半导体材料的全能带结构
量子物理
2024-12-11 v1
摘要
量子化学是量子计算时代极具前景的应用，因为量子力学中那些在经典模拟上需要指数级增长资源的独特效应，在量子计算机上是可控的。费米子自由度可以被高效地编码到量子比特上，并允许使用诸如量子运动方程法等算法来求解量子系统的整个能谱。在本文中，我们通过降低其广义本征值方程的维数，提出了约化量子运动方程法，这使得所需测量次数相比量子运动方程法减少了一半，从而加快了算法速度并减少了真实设备上的噪声积累。具体而言，我们分析了该方法在两种噪声模型下的性能，并在 IBM 量子处理器上使用该方法计算了体硅和砷化镓的激发能。我们的方法对均匀退极化误差具有完全的鲁棒性，并且我们证明了选择合适的原子轨道复杂度可以提高算法在真实噪声下的鲁棒性。我们还发现，由于在精确值附近的波动，多次实验的平均值趋向于正确的能量。我们方法的这种抗噪特性可用于在当前的量子设备上解决量子化学问题。
引用
@article{arxiv.2405.09122,
title = {Full Band Structure Calculation of Semiconducting Materials on a Noisy Quantum Processor},
author = {Shaobo Zhang and Akib Karim and Harry M. Quiney and Muhammad Usman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.09122},
year = {2024}
}