基于量子模式(Qumode)的变分量子本征求解器用于分子激发态

该研究团队提出“量子模态子空间变分量子本征求解器”(QSS-VQE)——一种利用电路量子电动力学(cQED)器件中玻色子量子模态的福克基来计算分子激发态的混合量子-经典算法。该方法通过整合量子比特-量子模态架构的天然通用门集合,构建出具有高度表达能力的变分拟设,较传统量子比特方法具有潜在优势。在QSS-VQE中,电子结构哈密顿量先被映射到量子比特表示,再嵌入玻色子量子模态的福克空间,从而实现高效态制备并降低量子资源需求。该工作通过模拟氢分子和胞嘧啶锥形交叉等分子激发态验证了QSS-VQE性能,并探索玻色子模型哈密顿量以评估量子模态门的表达能力,发现基于量子模态的实现方案在特定条件下优于纯量子比特方法。这些成果彰显了利用玻色子自由度增强复杂分子系统量子模拟的潜力。

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