混合量子-经典水合石墨烯类物质模拟：超越DFT的吸附能

理解强相关系统对于推动量子化学和材料科学至关重要，但常规方法如密度泛函理论（DFT）往往难以捕捉其复杂电子行为。为此，我们发展了一种混合量子-经典框架，将多配置自洽场（MCSCF）与变分量子本征器（VQE）相集成。我们的初始基准测试于水分解 enabled us 系统优化了关键计算参数，包括 ansatz 选择、活性空间构建和误差缓解。基于此，我们将方法扩展到研究石墨烯类物质与水的相互作用，证明该框架产生的结合能与高精度量子方法一致。此外，我们将此方法应用于预测无瑕石墨烯类物质上铁、钴、镍等过渡金属的结合能，揭示了强烈的电荷转移效应和显著的多参考系特征现象，这些现象常被标准DFT误表示。与许多受限于小分子系统的现有量子算法不同，我们的方法实现了对大型强相关系统（如金属石墨烯复合物）的化学精确预测。这一进展凸显了混合量子-经典方法解决复杂电子相互作用的能力，展示了在噪声中间规模量子（NISQ）时代实现实际量子优势的可行路径。