优势互变异构态预测的量子模拟

互变异构体的预测在计算机辅助药物发现中起着重要作用。然而，准确预测给定类药分子的 canonical 互变异构形式至今仍是一项挑战。缺乏广泛的互变异构体数据库（极可能由于实验研究困难）阻碍了有效经验性互变异构预测方法的发展。通过量子化学计算可实现对稳定互变异构形式更准确的估计。然而，所需的计算成本使量子化学计算无法作为计算机辅助药物发现中互变异构预测的标准工具。本文提出一种混合量子化学-量子计算工作流以高效预测主导互变异构形式。具体而言，我们基于量子化学方法选取活性空间分子轨道。然后利用高效编码方法将哈密顿量映射至量子设备以减少量子比特资源与电路深度。最后，采用变分量子本征求解器（VQE）算法进行基态估计，其中使用硬件高效 ansatz 电路。为证明方法适用性，我们在两个互变异构系统上实验：丙酮与依达拉奉，在 STO-3G 基组下分别具有 52 和 150 个自旋轨道。数值结果表明其互变异构态预测与 CCSD 基准一致。此外，所需量子资源高效：在依达拉奉例子中，仅用八个量子比特和 80 个双量子比特门即达到化学精度。