使用TEPID-ADAPT-VQE算法进行分子激发态流形和能量的量子模拟

分子激发态的模拟是量子化学中的一个关键挑战，也是量子计算的一个有前景的应用。在这项工作中，我们研究了截断特征值参数化初始密度自适应变分算法（TEPID-ADAPT-VQE）在计算低激发态和势能面方面的有效性。TEPID-ADAPT变分对角化截断的低温Gibbs态，使得能够在单次优化中同时制备多个激发态。我们将该方法应用于H₂、LiH和线性H₄，跨越弱相关和强相关区域的键长。自适应导数组装问题定制（ADAPT）拟设构建产生适合近期硬件的紧凑电路。我们还实现了一个修改版的MORE-ADAPT-VQE算法，用于与TEPID-ADAPT进行比较。我们发现，对于所有研究的分子和几何结构，两种算法都能在化学精度内准确重现激发态光谱和势能曲线。然而，TEPID-ADAPT的优势在于仅使用一个物理动机明确的超参数（温度），该参数控制激发态目标的能量尺度，而MORE-ADAPT使用多个超参数，其最优值敏感地依赖于目标问题。这些结果表明，将自适应拟设构建与基于密度矩阵的公式相结合，为近期设备上的激发态量子化学提供了一个高效框架。