量子科技中心_量科网

变分量子本征求解器（VQE）是目前噪声中等规模量子（NISQ）计算机上计算低能本征态最具前景的算法之一。该算法在哈密顿量基态计算方面已取得显著成功，但量子化学和凝聚态物理中的激发态计算往往面临比基态更复杂的挑战——这些态通常远离平均场描述，且需要更精细的优化以避免变分坍塌至基态。保持低能本征态间的正交性是关键算法难点。 该工作分析了三种通过特殊设计成本函数嵌入正交约束的VQE模型，无需额外施加态间正交条件。值得注意的是，这些模型具有“任何局部极小值即为全局极小值”的理想特性，能有效缓解优化难题。研究人员对模型的驻点和局部极小值进行了严格能景分析，从理论上验证了其优越特性，并提供了可推广至其他VQE方法的解析工具。此外，该团队还从量子资源需求和经典优化复杂度等维度对三种模型进行了全面比较。