在电子结构计算中寻找量子优势是一项极具挑战性的任务
化学物理
2026-03-31 v1 强关联电子
量子物理
摘要
考虑到过去几十年量子计算和经典硬件模拟方面的重大发展，识别一个预期会出现量子优势的真实问题是一项严峻的挑战。在量子化学中，强关联（即多参考态）问题的电子结构计算常被认为属于此类，因为标准平均场理论方法难以处理。因此，在比较这些竞争性发展方向时，提供经典算法的最先进基准数据以得出决定性结论是必要的。我们报告了在 CAS(54,36) 模型空间上对 FeS 分子簇的最新性能结果和高精度基态能量，该问题近期已被列入 IBM 和 RIKEN 维护的量子优势追踪器网页。我们进一步推进极限，还展示了针对 FeSH 分子体系的 CAS-SCF 轨道优化，其六重态基态包含 25 个开壳层轨道，活化空间高达 CAS(89,102)（89 个电子，102 个轨道）。我们通过与 ORCA 程序包接口的自旋适配从头算密度矩阵重整化群（DMRG）电子结构计算，并利用 NVIDIA Blackwell 图形处理器（GPU）平台获得了这些结果。我们认为，当报告量子优势时，DMRG 基准数据应作为经典参考。此外，应充分利用经典硬件，因为即使最先进的 DMRG 实现在利用 GPU 技术的全部优势方面仍处于初级阶段。
引用
@article{arxiv.2603.28648,
title = {Hunting for quantum advantage in electronic structure calculations is a highly non-trivial task},
author = {Örs Legeza and Andor Menczer and Miklós Antal Werner and Sotiris S. Xantheas and Frank Neese and Martin Ganahl and Cole Brower and Samuel Rodriguez Bernabeu and Jeff Hammond and John Gunnels},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.28648},
year = {2026}
}
备注
5 pages, 4 figures