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该研究团队开发了一种量子算法，用于估算二维和三维空间中相互作用量子库仑气体及分子系统在有限温度下的自由能及总吉布斯态。由于这些系统具有奇异相互作用和无限维希尔伯特空间结构，现有方法难以处理。首先，研究证明全多体哈密顿量的自由能可通过截断相互作用至有限秩低能态来近似计算，其误差界与粒子数呈显式多项式关系，从而将问题转化为可控的有限秩微扰问题。其次，针对该截断系统设计了一种基于量子马尔可夫半群的吉布斯采样方案。核心分析结果表明，该方案对应的生成元在所有截断情况下均具有严格正谱间隙，意味着对目标吉布斯态具有指数级收敛速度——据该团队所知，这是首个对连续变量量子库仑系统中吉布斯采样混合时间的严格保证。最后，研究给出了动力学的显式量子电路实现，并推导出估算自由能及吉布斯态的全流程复杂度界限。该成果为相互作用量子系统的自由能估算提供了一条不依赖玻恩-奥本海默近似等经典方法的数学严格路径。