使用量子子空间方法研究分子激发态:q-sc-EOM方法的精度、资源优化及误差缓解硬件实现

量子化学模拟中的问题,尤其是实现精确的激发态势能面,是实现量子效用的主要应用场景之一。在当前量子硬件条件下,变分量子本征求解器(VQE)算法的各种变体成为化学模拟的首选方案。本研究结合前沿的基态与激发态量子算法——ADAPT-VQE/LUCJ和q-sc-EOM,在具有挑战性的键断裂场景中计算精确的激发态势能面,并与经典可扩展EOM-CCSD方法进行对比。该工作通过q-sc-EOM方法探索了激发态量子化学实现量子效用的途径。研究团队在保持精度的同时,通过Davidson算法和基旋转分组缓解主要扩展瓶颈,将测量复杂度从O(N12)降至O(N5),并在量子硬件上采用多种误差缓解策略来降低激发态的门电路和测量误差。经M3读出误差校正和对称性投影增强的q-sc-EOM算法硬件实现表明,门噪声是激发态能量误差的主要来源,但仍能获得合理精度。这为开发具有量子效用潜力、兼具精确性与可扩展性的通用激发态量子方法铺平了道路,同时明确了需要突破的关键问题。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-07 03:26

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