量子设备上的Møller-Plesset微扰理论计算

精确的电子结构计算可能是量子计算最受期待的应用之一。近期在Hartree-Fock近似下的量子模拟现状，提升了在此背景下理论与硬件重大发展的前景。在此，我们提出一种用于Møller-Plesset微扰理论（MPPT）计算的通用量子线路，这是一种流行且强大的后Hartree-Fock方法，被广泛用于求解电子结构问题。MPPT通过包含电子关联效应改进Hartree-Fock方法，所用的是Rayleigh-Schrodinger微扰理论。在给定Hartree-Fock结果的基础上，所提出的线路旨在用MPPT方法估计二阶能量修正。除理论方案演示外，该线路还进一步用于计算氦原子基态的二阶能量修正，总错误率约为2.3%。在IBM 27量子比特量子计算机上的实验表明了其在近期量子设备上的可行性，以及准确估计二阶能量修正的能力。仿照经典MPPT，我们的方法是非启发式的，保证线路中的所有参数均由给定的Hartree-Fock结果直接确定。此外，与传统MPPT计算相比，所提线路显示出潜在的量子加速。我们的工作为在量子硬件上实现更复杂的后Hartree-Fock方法铺平了道路，丰富了量子计算平台上求解电子结构问题的工具集。