针对化学键能量解离的量子机器学习适应性研究

准确预测键解离能(BDEs)为机理洞察及分子与材料的合理设计提供了基础支撑。该研究团队通过化学精选的特征集(包含原子性质、键特性和局部环境描述符),系统性地比较了量子与经典机器学习模型在BDE预测中的性能。量子框架基于Qiskit Aer在六量子比特上实现,采用ZZFeatureMap编码和变分ansatz(RealAmplitudes),涵盖变分量子回归器(VQR)、量子支持向量回归器(QSVR)、量子神经网络(QNN)、量子卷积神经网络(QCNN)及量子随机森林(QRF)等多种架构。这些模型与支持向量回归(SVR)、随机森林(RF)和多层感知器(MLP)等经典基线进行了严格对比。综合评估表明,性能最佳的量子模型(QCNN、QRF)在预测精度和鲁棒性方面与经典集成方法及深度网络相当,尤其在化学常见的中等BDE区间表现突出。该工作为量子增强的分子性质预测建立了透明基准,并为推动量子计算化学接近化学精度奠定了实践基础。
提交arXiv: 2025-10-08 01:32

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