基于自适应波函数的量子本征求解器仿真分子激发态计算：缩减电路深度与自旋态分离
量子物理
2021-12-15 v1
摘要
从头算电子激发态计算对于光化学反应的定量研究是必要的，但其在经典计算机上的精确计算受限于难以承受的标度问题。变分量子压缩（VQD）是变分量子本征求解器（VQE）的扩展，用于计算电子激发态能量，并有可能利用量子计算机解决部分此类标度挑战。然而，近期可用的量子计算机仅能支持有限数量的电路操作，因此在VQD方法中降低量子计算成本对其实现至关重要。在这项工作中，我们研究在激发态VQD计算中使用自适应量子电路生长（ADAPT-VQE），该策略此前已成功用于降低基态能量VQE计算所需资源。我们还引入自旋限制以分离具有不同自旋对称性的本征态的恢复，从而减少计算次数和误差累积。我们创建了一个量子本征求解器仿真包——基于量子计算与量子化学双重成就的量子本征求解器（QEBAB）——用于将所提出的自适应程序与使用定长量子电路的两种VQD方法进行测试。对于氢化锂测试用例，我们发现自旋限制的自适应生长VQD变体使用的电路最为紧凑，在不同核几何结构和本征态下一致地恢复足够的电子关联能量，同时隔离单重态和三重态流形。这项工作是开发提高激发态量子化学混合量子算法效率技术的进一步步骤，开启了比先前预期更早利用真实量子计算机进行电子激发态计算的可能性。
引用
@article{arxiv.2105.10275,
title = {Molecular Excited State Calculations with Adaptive Wavefunctions on a Quantum Eigensolver Emulation: Reducing Circuit Depth and Separating Spin States},
author = {Hans Hon Sang Chan and Nathan Fitzpatrick and Javier Segarra-Marti and Michael J. Bearpark and David P. Tew},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.10275},
year = {2021}
}