基于对称适应和量子激发-基于变分量子算子本征求解器模拟甲胺
量子物理
2025-04-30 v3
摘要
本文提出并分析了结合多种方法的 VQE 算法优化策略, 包括分子点群对称性(对称适应)、紧凑激发电路(量子激发-基于)、不同的激发集合类型以及量子退约.这些策略允许在确保收敛至正确能量的同时显著降低计算需求.首先, 我们将这些组合方法应用于小分子(如 LiH 和 BeH), 以评估其兼容性、准确性及潜在适用于更大问题的能力.随后, 我们在甲胺分子的受限活性空间内使用最佳性能的优化策略进行模拟.最后, 我们完成分析, 估算了在完整活性空间中对甲胺和甲酸分子所需的资源.我们最佳的优化策略将模拟甲胺分子的两比特操作数从 (在 STO-3G 基函数集中使用朴素 Unitary Coupled Cluster ansatz) 的 60 万 减少到约 12 千, 使用 26 个量子比特.因此, 提出的优化方法组合可将两比特操作数降低近两个数量级.尽管我们还present 了在进一步优化两比特操作数方面感兴趣的替代方法, 我们指出这些方法在收敛至所需能量方面表现不足.尽管仍存在这些挑战, 我们的资源分析是向实际使用量子计算机以及开发更好方法优化计算资源的重要一步.
引用
@article{arxiv.2501.17035,
title = {Simulating methylamine using symmetry adapted qubit-excitation-based variational quantum eigensolver},
author = {Konstantin M. Makushin and Aleksey K. Fedorov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.17035},
year = {2025}
}
备注
9 pages, 4 figures