量子科技中心_量科网

非谐势量子系统在物理学中具有关键作用，因其能更真实地描述通常偏离理想谐波模型的振荡现象。然而在经典计算机上模拟此类系统面临巨大挑战，原因包括非线性相互作用、庞大体态空间以及内存与计算资源的指数级增长。该工作利用IBM量子体验平台的3量子比特系统，通过量子模拟实现了量子非谐振子（QAHO）建模。研究人员构建了基于滤波器设计和托佛利门的量子电路，成功追踪量子态演化过程并捕捉到量子复苏等关键现象。该框架可进一步扩展至n量子比特系统以提升分辨率和可扩展性。在能量估算方面，采用带TwoLocal拟设的变分量子本征求解器（VQE）结合变分量子紧缩法（VQD），计算了基态与激发态能量。与精确方法相比，该方案误差仅1.11%，具有极高精度。值得注意的是，VQE在能量值计算上超越了微扰理论（误差6.71%）和WKB近似（误差5.36%）等经典近似方法。这些成果凸显了量子模拟与VQD在研究复杂量子系统中的潜力，随着量子硬件的发展，将为量子化学和材料科学领域的未来应用奠定基础。