量子计算中多构态量子态准备

量子计算机在量子化学中准备态的能力是一个具有前景的特性，高效的化学态准备技术是活跃的研究领域。本文实现并探讨了两种用于量子化学应用的多构态量子电路准备方法。已证明受控 Givens 旋转对量子化学是通用的。要使用 Givens 旋转准备选定的 Slater 行列式线性组合(表示为占据数配置)，旋转在参考态和激发态之间进行的门需要基于激发外部的量子比特(外部控制)。我们实现了一种自动查找用于在量子电路上利用 Givens 旋转准备多构态态的外部控制的方法。我们将该方法与一种利用化学态向量稀疏性的替代技术进行比较，发现后者在某些情况下可以优于外部受控 Givens 旋转方法；通过利用化学波函数的稀疏性(基态数显著小于 $2^{n_q}$ 对于 $n_q$ 个量子比特)，可以获得高度简化的电路。我们在广泛的应用中展示了这些技术的优势，包括强相关分子的基态、Q-SCEOM 算法激发态的矩阵元以及基于量子计算矩和量子相位估计的量子子空间方法的相关初始态。