FMO 方案下 VQE-UCCSD 计算揭示的尺寸一致性与轨道不变性问题
量子物理
2024-05-28 v2 化学物理
摘要
片段分子轨道（FMO）方案是流行的基于片段的方法之一，具有在量子计算机上进行量子化学计算时使电路扁平化的潜在优势。在本研究中，我们使用 GPU 加速的量子模拟器（cuQuantum），在 STO-3G 基组下，针对氢键结合的 (FH) 和 (FH)-HO 系统，执行 FMO 计算中的电子关联部分，即采用变分量子本征求解器（VQE）进行幺正耦合簇 singles and doubles（UCCSD）计算。我们使用正则和局域化分子轨道（MO）集进行了 VQE-UCCSD 计算，并从受 Trotter 误差影响的尺寸一致性和轨道不变性角度检查结果。研究发现，使用局域化 MO 能带来更好的结果，特别是对于 (FH)-HO 系统。对于具有较多量子比特的模拟，GPU 加速效果显著，在 18 量子比特系统中加速因子约为 6.7--7.7。
引用
@article{arxiv.2402.17993,
title = {Size-consistency and orbital-invariance issues revealed by VQE-UCCSD calculations with the FMO scheme},
author = {Kenji Sugisaki and Tatsuya Nakano and Yuji Mochizuki},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.17993},
year = {2024}
}
备注
20 + 3 pages, 3 + 2 figures, 5 + 3 tables