面向量子化学哈密顿量的可证书 Kronecker 压缩原语 Qronecker
量子物理
2026-03-10 v1
摘要
处理源自电子结构问题的 qubit 哈密顿量可能因许多下游操作仍依赖稠密算子构造而在类计算上变得不可行,其计算成本随量子比特数呈指数增长。我们引入 Qronecker,一种具备 cut 感知性的低秩 Kronecker 分解算法,将哈密顿量压缩转化为一个可证书化、资源感知的决策原语。该算法完全在 Pauli 系数空间运行,避免构建稠密的 2^n × 2^n 矩阵,在选定 bipartition 下构建低秩 Kronecker 近似,并返回实例特定的压缩曲线以及与秩和 cut 选择关联的状态无关的最坕情况能量证书。跨越包含数百个系统至30个量子比特的分子基准,我们发现无迹低秩结构常见且具有异质性:许多筛选后系统在低秩下可达高系数空间保真度,实现经典预处理和下游电路资源代理的显著节省,而证书虽仍有效但保守地适用于可审计子集。上述分析表明,固定全局保真度目标在化学层面并不一般足够,激发了自适应秩和 cut 选择。这一结果将 Qronecker 定位为哈密顿量处理中用于秩和 cut 选择的可证书压缩原语。
引用
@article{arxiv.2603.06963,
title = {Qronecker: A Certifiable Kronecker Compression Primitive for Quantum-Chemistry Hamiltonians},
author = {Yuqi Zhang and Sixu Chen and Feixiong Cheng and Qiang Guan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.06963},
year = {2026}
}
备注
23 pages, 9 figures, 4 tables, including appendix