量子化学的系统-浴模型
量子物理
2026-03-11 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
我们提出了一种将分子哈密顿量映射到 qubit 哈密顿量的近似方法，这种映射允许对某些分子的垂直激发能进行高精度量子化学计算。该映射基于将非常小的活跃空间（仅包含两个轨道）分离，并对剩余轨道上的电子激发建模为一组 qubit 或等价的振子。这种方法受随机相位近似 (RPA) 的启发，其中电子气的激发由玻色自由度描述。结果是，分子哈密顿量被简化为系统-浴模型的哈密顿量。哈密顿量的“系统”部分描述了两个分子轨道——占据最高轨道 (HOMO) 和最低未占据轨道 (LUMO)——由两个电子占据。两个 qubit 足以对此类系统的哈密顿量进行编码。“浴”由振子组成，或等价地，由两个能级系统构成，每个能级系统对应一个从费米能级以下的双占轨道到费米能级以上空轨道的电子激发。我们希望这一映射能够激发新的方法和算法，用以在近期量子计算机上计算分子的激发能。
引用
@article{arxiv.2603.09631,
title = {System-bath model for quantum chemistry},
author = {Dmitry S. Golubev and Reza G. Shirazi and Vladimir V. Rybkin and Benedikt M. Schoenauer and Peter Schmitteckert and Michael Marthaler},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.09631},
year = {2026}
}