量子科技中心_量科网

与经典算法中二次量子化无处不在的特性不同，量子计算机的本质使得一次量子化和二次量子化表征能够处于相对平等的地位。虽然两种量子化的量子算法在基态计算和时间演化方面都优于经典算法，但在解决现实分子和材料模拟问题时，它们各自面临独特的局限性和效率不足。例如，一次量子化表征不适用于计算电子非守恒特性（如动态关联效应）；而通过二次量子化高效制备的基态分子轨道波函数，却可能受益于专为一次量子化设计的高效测量电路。鉴于此，研究人员提出了一种电子模拟的混合量子化方案：通过转换电路在两种量子化表征间高效切换，其门成本为𝒪(𝑁log𝑁log𝑀)，且对于包含𝑁个电子和𝑀个轨道的系统仅需𝒪(𝑁log𝑀)个量子比特。该方案使得平面波哈密顿量模拟可先在一次量子化中高效完成，再转换为二次量子化以实施电子非守恒操作；同样，二次量子化的哈密顿量模拟算法也能利用原生于一次量子化的高效测量电路。该工作探讨了这种混合方案的应用前景——在基态/激发态特性表征及从头算分子动力学（AIMD）计算中实现多项式级电路优化。