量子信息揭示：在自然轨道中，轨道级关联本质上是经典的
量子物理
2025-09-03 v1
摘要
量子化学与量子计算的交叉不仅推动了利用量子设备高效计算分子能量的潜力理解，还通过量子计算和量子信息工具增强了对量子化学性质的认识。本文聚焦于关键问题：真实原型案例中波函数的轨道级电子关联性质是否为经典或量子？我们采用香港熵和von Neumann熵，结合经典与量子信息论，对分子波函数进行全面分析。结果显示，在哈特里-福克标准轨道下，经典互信息与量子互信息之间存在显著差异；然而，当采用自然轨道作为参考时，这一差异约降低100倍。这一发现表明，经过恰当轨道基底后，波函数关联性质主要为经典。此启示表明，量子化学计算任务可通过采用自然轨道显著简化。我们的研究强调，正确评估分子波函数关联性时，必须使用自然轨道，以避免其过度估计。总之，本文结果指向量子化学计算简化的前景，倡导更广泛采用自然轨道，并对量子化学中多体问题的实际计算复杂度提出疑问。
引用
@article{arxiv.2404.14093,
title = {Quantum Information reveals that orbital-wise correlation is essentially classical in Natural Orbitals},
author = {Davide Materia and Leonardo Ratini and Celestino Angeli and Leonardo Guidoni},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.14093},
year = {2025}
}