在 NISQ 时代量子计算机上模拟大规模蛋白质-配体相互作用
量子物理
2021-10-05 v1 化学物理
摘要
我们探索使用对称适配微扰理论（SAPT）作为一种简单高效的方法，借助结合 NISQ 时代量子与经典计算机的混合方法计算大型分子系统间的相互作用能。由变分量子本征求解器（VQE）得到的单体波函数的一粒子和二粒子约化密度矩阵，我们计算了 SAPT 对相互作用能的贡献 [SAPT(VQE)]。在一级近似下，该能量给出非共价束缚系统的静电与交换贡献。我们通过理想态矢量模拟经验性地发现，SAPT(VQE) 相互作用能分量的绝对误差比相应的 VQE 总能量低数个量级。因此，即便使用粗略优化的低深度 VQE 波函数，我们仍能在 SAPT 相互作用能中获得亚 kcal/mol 的精度。在 SAPT(VQE) 中，通过对分离的分子系统进行计算，降低了量子资源需求（如量子比特数与电路深度）。此外，活性空间使得包含数千个轨道的大系统可被缩减至足够小的轨道集合以执行计算的量子部分。我们以若干小型多参考二聚体系统以及含铁的、与人类癌症相关的蛋白质赖氨酸特异性去甲基酶 5（KDM5A）为基准，对 SAPT(VQE)（其 VQE 部分由理想态矢量模拟器模拟）进行了测试。
引用
@article{arxiv.2110.01589,
title = {Towards the Simulation of Large Scale Protein-Ligand Interactions on NISQ-era Quantum Computers},
author = {Fionn D. Malone and Robert M. Parrish and Alicia R. Welden and Thomas Fox and Matthias Degroote and Elica Kyoseva and Nikolaj Moll and Raffaele Santagati and Michael Streif},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.01589},
year = {2021}
}
备注
16 pages, 4 figures, plus supplemental data