磁材料量子模拟：从 ab-initio 到 NISQ
量子物理
2026-05-12 v1
摘要
量子计算机日益可达，但针对真实材料的物理有意义模拟示范仍鲜少见。我们模拟了铬三卤化物单层材料的低能磁激发，具体为自旋波谱。我们从这些二维磁性材料的 ab-initio 电子结构计算出发，推导出有效自旋模型，并在商业量子计算云平台 IQM Resonance 上使用实时传播方法模拟低能自旋激发。最多 48 个量子比特的系统结果经典基准验证。虽然某些光谱特征对今天的 NISQ 设备仍具挑战，但我们的模拟在准常数 wall-time 扩展下与经典方法指数级扩展相比实现了良好一致性。我们的结果表明，即便没有量子优势，实用性强的真实材料量子模拟正变得可能，行业专家可通过商业云端访问量子计算机来实现此类模拟。
引用
@article{arxiv.2605.10667,
title = {Quantum Simulation of Magnetic Materials: from Ab-Initio to NISQ},
author = {Pascal Stadler and Florian G. Eich and Benedikt M. Schoenauer and Peter Schmitteckert and Michael Marthaler and Gary Schmiedinghoff and Peter K. Schuhmacher and Sebastian Zanker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.10667},
year = {2026}
}
备注
14 pages, 5 figures, 1 table