混合量子/经典导数理论：多态收缩变分量子本征求解器的解析梯度与激发态动力学
量子物理
2019-06-21 v1
摘要
过去几十年中解析导数理论的成熟使得经典电子结构理论能够准确高效地预测多种可观测性质。然而，解析导数理论的经典实现依赖于对所讨论近似电子波函数的显式计算访问，而对于新兴的混合量子/经典方法这并不可行。在此，我们发展了一种基于拉格朗日量的高效方法，仅利用算法量子部分的可观测物理量即可求得混合量子/经典方法的解析一阶导数。具体而言，我们在第一性原理激子模型（AIEM）框架下，为近年发展的变分量子本征求解器（MC-VQE）的多态收缩变体构建了核能量梯度的关键一阶导数性质。我们表明，通过定义一组适当的弛豫密度矩阵，可实现问题量子部分与经典部分的清晰分离，并展示了算法量子部分的波函数响应方程（耦合微扰 MC-VQE 或 CP-MC-VQE 方程）如何与经典部分的波函数响应方程及梯度微扰解耦。我们探究了 MC-VQE+AIEM 的量子线路模拟中 Hellmann-Feynman 项与响应项对梯度的贡献大小，并展示了 MC-VQE+AIEM 绝热激发态动力学的量子线路模拟器实现。
引用
@article{arxiv.1906.08728,
title = {Hybrid Quantum/Classical Derivative Theory: Analytical Gradients and Excited-State Dynamics for the Multistate Contracted Variational Quantum Eigensolver},
author = {Robert M. Parrish and Edward G. Hohenstein and Peter L. McMahon and Todd J. Martinez},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.08728},
year = {2019}
}
备注
26 pages, 3 figures, 4 tables