多构型态量子化学的量子态制备

为量子化学制备态是量子计算机的一项前景广阔的功能,而高效的化学态制备技术是当前研究热点。该工作实现并研究了两种用于量子化学应用的多组态量子线路制备方法。已有研究表明,受控吉文斯旋转在量子化学中具有普适性。当使用吉文斯旋转制备斯莱特行列式(表示为占据数构型)的选定线性组合时,通常需要将与参考态和激发态间旋转操作的门控设在激发范围外的量子位上(外部控制)。该研究团队实现了一种自动识别外部控制位的方法,从而利用吉文斯旋转在量子线路上制备多组态。通过对比另一种利用化学态向量稀疏性的技术,发现后者性能优于外部控制吉文斯旋转法——通过利用化学波函数的稀疏特性(当基态数量远小于2^nq,nq为量子位数),可获得高度简化的线路。该团队在强关联分子基态、Q-SCEOM激发态算法矩阵元素,以及基于量子计算矩和量子相位估计的量子子空间方法相关初始态等应用中,验证了这些技术的优势。

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