针对量子化学计算,该工作提出了一种采用完全活性空间和Bravyi–Kitaev映射的对称适应量子比特编码方法,适用于量子计算机

该团队提出了一种适用于容错和近期量子处理器的量子化学对称性自适应完整活性空间量子比特编码方法(SAE-CAS)。在精确对称性编码的基础上,该工作将对称性自适应映射扩展到对应于冻结核心轨道和虚拟轨道的近似 \(Z\) 对称性,从而在不显著损失精度的前提下减少了量子比特需求。该团队从二次量子化哈密顿量推导出活性空间量子比特哈密顿量的映射,证明了其与带有冻结核心轨道和虚拟轨道投影的经典CAS哈密顿量的等价性,并通过仿射Clifford变换将其与点群和自旋宇称对称性编码集成,以在保留目标对称性子空间的同时最大化量子比特压缩。同一框架也兼容Bravyi–Kitaev映射,从而得到一个与SAE-CAS酉等价的SAE-CAS-BK变体。使用UCCSD和硬件高效的移位循环交替(HE-SCA)拟设对九个小分子进行的数值基准测试表明,SAE-CAS减少了量子比特数量和泡利算符权重,生成了参数更少、深度更浅的电路,并且通常加速了VQE收敛;在HE-SCA拟设下,该工作能够在JW-CAS在测试预算内无法收敛的情况下稳定达到CAS参考能量。该团队在Python软件包QuantumSymmetry中提供了开源实现。SAE-CAS为在容错和近期量子处理器上实现资源高效的分子模拟提供了一条路径。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-04 08:43

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