基于变分量子本征求解器在 IBM 量子计算机上模拟负氢离子

负氢离子是首个三体量子问题，其基态能量使用考虑电子-电子关联的“Chandrasekhar 波函数”计算。求解多体系统在量子力学中是艰巨任务，因为它涉及选择试探波函数并计算系统积分，这对于三个或更多粒子的系统几乎不可能。这一困难可由量子计算机解决。它们已成为以显著效率处理不同电子结构问题的工具。它们已在各领域实现，并证明了相对于经典计算机的效率。在此，我们展示 H^{-} 离子的量子模拟，以在 IBM 量子计算机中计算其基态能量。发现能量为 -0.5339355468 Hartree，与理论值相比误差为 0.8376%。我们观察到量子计算机能高效制备 H^{-} 的关联波函数并计算其基态能量。我们使用一种近期开发的称为“变分量子本征求解器（Variational Quantum Eigensolver）”的算法，并在 IBM 的 5 量子比特量子芯片“ibmqx2”上实现。该方法包括量子部分（即使用量子计算机进行态制备和期望值测量）和经典部分（即在经典计算机上运行以收敛能量的优化例程）。通过在经典计算机上运行量子化学程序和 QISKit 中的代码执行优化例程，使能量收敛至最小。我们还给出了用于使能量值收敛至最小的不同优化例程和编码方法的比较。该技术可高效用于求解各种多体问题。