截断变分哈密顿量拟设：面向量子化学与材料科学的高效量子电路设计
量子物理
2025-05-27 v1 化学物理
计算物理
摘要
量子计算有潜力通过提供经典计算机无法企及的复杂问题解决方案，彻底改变量子化学和材料科学。然而，开发在噪声条件下依然高效的量子算法仍是一项重大挑战。本文介绍了截断变分哈密顿量拟设（tVHA），这是一种用于在含噪中等规模量子（NISQ）设备上执行量子计算的新型电路设计。tVHA 利用固态物理学中的绝热定理原理，为广泛的应用提供了一种有前景的方法。我们提出的拟设显著减少了参数数量，并能大幅缩减电路规模，但需在精度上做出权衡。因此，与幺正耦合簇（UCC）和硬件高效拟设（HEA）等最先进的拟设相比，tVHA 有助于在变分量子本征求解器框架内更容易地收敛。虽然本文侧重于 tVHA 在量子化学中的实际应用，展示了其对弱关联和强关联系统的适用性以及与活性空间计算的兼容性，但其基本原理表明，它可更广泛地应用于量子计算平台上的材料科学计算领域。
引用
@article{arxiv.2505.19772,
title = {Truncated Variational Hamiltonian Ansatz: efficient quantum circuit design for quantum chemistry and material science},
author = {Clemens Possel and Walter Hahn and Reza Shirazi and Marina Walt and Peter Pinski and Frank K. Wilhelm and Dmitry Bagrets},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.19772},
year = {2025}
}