离子阱量子计算机上分子哈密顿量的基态能量：通过绝热演化与相位测量
量子物理
2025-12-23 v2
摘要
估计分子基态能量是量子计算的核心应用，需同时实现准确的量子态准备和高效的能量读出。理解硬件噪声对这些实验的影响至关重要，以区分低影响的错误、可缓解的错误以及必须在硬件层面降低的错误。我们在离子阱量子计算机上运行了一个无需将计算任务非可扩展地 offload 到经典计算机的状态准备和能量测量协议，表明漏泄错误（leakage errors）是化学精度（chemical accuracy）的主要障碍。具体而言，我们应用绝热状态准备技术为六量子比特的 H3+ 分子基态准备态，并使用一种抗噪声的迭代量子相位估计（iterative quantum phase estimation）变体提取其能量。我们的结果超越了经典 Hartree-Fock 能量。分析硬件噪声对结果的影响后发现，虽然相干噪声和非相干噪声影响不大，但硬件结果主要受漏泄错误的影响。若无漏泄错误，噪声数值模拟显示在我们的实验设置下，即使包括射噪声（shot noise）也能接近化学精度。这些见解凸显了在未来算法和硬件开发中针对漏泄抑制的重要性。
引用
@article{arxiv.2512.14415,
title = {Ground State Energy via Adiabatic Evolution and Phase Measurement for a Molecular Hamiltonian on an Ion-Trap Quantum Computer},
author = {Ludwig Nützel and Michael J. Hartmann and Henrik Dreyer and Etienne Granet},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14415},
year = {2025}
}