使用 TEPID-ADAPT-VQE 算法对分子激发态势能面及能量的量子模拟
分子激发态的模拟是量子化学中的一个关键挑战,也是量子计算领域颇具前景的应用方向。本研究探究了截断本征值参数化初始密度自适应变分算法(TEPID-ADAPT-VQE)在计算低能激发态与势能面方面的有效性。该算法通过对截断后的低温吉布斯态进行变分对角化,可在单次优化中同时制备多个激发态。将该方法应用于H$_2$、LiH以及线性H$_4$分子,覆盖了从弱关联到强关联的键长区间。基于自适应导数组装的问题定制(ADAPT)算符构造方法,可生成适用于近期硬件的紧凑量子线路。为与TEPID-ADAPT进行对比,还实现了一个改良版的MORE-ADAPT-VQE算法。研究发现,两种算法均能在化学精度范围内,准确重现所有研究分子与几何构型的激发态谱与势能曲线。然而,TEPID-ADAPT的优势在于仅需单一且具有物理意义的超参数(温度)来控制激发态的目标能标,而MORE-ADAPT则需要多个超参数,其最优值对目标问题高度敏感。这些结果表明,将自适应算符构造与基于密度矩阵的公式相结合,为在近期量子设备上开展激发态量子化学计算提供了一种高效框架。
量科快讯
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