混合量子相位估计-变分拟设策略实现可靠激发态变分量子降解法

该研究团队提出了一种自旋z分量(Sz)守恒的对称性保持变分拟设,并结合自旋x(Sx)的浅层量子相位估计(QPE)流程,构建出适用于含噪声中等规模量子(NISQ)计算时代的自旋过滤变分量子紧缩(sfVQD)激发态计算方案。该方案通过受控旋转操作exp(iθŜ x)将自旋信息编码至小型辅助寄存器中,仅需适度电路开销。随后利用编码信息通过筛选抑制自旋混杂,避免了总自旋⟨Ŝ 2⟩的高成本显式计算。由于该筛选模块独立于变分拟设运行,亦可与其他基于变分量子本征求解器的激发态计算方案兼容。作为演示,研究人员将sfVQD应用于不同构型的LiH和BeH2分子,结果显示相比传统未采用QPE筛选的VQD方案,单重态与三重态能级分离度显著提升。这些结果表明辅助比特辅助的对称性筛选为获取具有物理意义的激发态性质提供了一条模块化且兼容NISQ的路径。该工作还探讨了如何将该方案自然拓展至其他守恒量的计算。

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提交arXiv: 2026-03-30 02:57

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