将移交迭代变分量子本征求解器拓展应用于具有挑战性的强关联体系:氮分子与铁硫团簇

准确描述强关联电子系统始终是量子化学领域的核心挑战,因为电子间相互作用会形成复杂的多体波函数,传统近似方法难以有效捕捉。当前最先进的经典波函数方法——如半随机热浴组态相互作用(SHCI)和密度矩阵重整化群(DMRG)——虽能系统性收敛至完全组态相互作用(FCI)极限,但计算成本呈指数级增长。量子计算算法通过利用纠缠态和量子叠加特性更紧凑地表示关联态,有望突破这一尺度瓶颈。该研究团队此前提出的“交接-迭代变分量子本征求解器”(HI-VQE)采用动态量子-经典信息交换的迭代机制,即使在含噪中等规模量子(NISQ)计算机上也能实现实用化运算。本工作将HI-VQE算法拓展至两个典型强关联体系(氮分子N₂和铁硫簇Fe-S)的基准测试,这些体系对经典和量子电子结构方法均构成严苛检验。通过对比热浴组态相互作用(HCI)基准值,该工作评估了HI-VQE在精度、可扩展性及捕捉多参考关联效应方面的表现。这些标准体系定量吻合的结果,为量子增强模拟复杂生物无机分子、催化机理和关联材料开辟了可行路径。
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提交arXiv: 2026-01-11 14:51

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