基于对称性启发的希尔伯特空间划分的浅层线路变分量子本征求解器用于量子化学计算
量子物理
2021-01-20 v1 强关联电子
摘要
对于含噪声中等规模量子计算，开发资源友好的量子算法仍然非常必要。基于采用酉耦合簇拟设的变分量子本征求解器（VQE），我们证明了利用分子系统的点群对称性实现的希尔伯特空间划分，通过将变分搜索限制在一个子空间内，大幅减少了变分算符的数量。此外，我们发现对于所测试的各种分子，不必包含每个激发算符的所有子项，单项表示即足以达到所需精度，从而进一步缩短了量子线路。采用这些策略，在无噪声量子模拟器上的VQE计算对正方形、链和六边形分子获得的能量与完整UCCSD拟设所得能量相差仅几个meV；而作为量子线路深度度量的受控非（CNOT）门数量减少了多达35倍。此外，我们引入了一个高效的“得分”参数来对激发算符排序，从而可优先应用导致更大能量降低的算符。以正方形和链为例，我们在含噪声量子模拟器上证明，前几个变分算符即可将能量带入化学精度以内，而附加算符并不能改善能量，因为累积噪声超过了变分拟设扩展带来的收益。
引用
@article{arxiv.2006.11213,
title = {Shallow-circuit variational quantum eigensolver based on symmetry-inspired Hilbert space partitioning for quantum chemical calculations},
author = {Feng Zhang and Niladri Gomes and Noah F. Berthusen and Peter P. Orth and Cai-Zhuang Wang and Kai-Ming Ho and Yong-Xin Yao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.11213},
year = {2021}
}