将量子计算与多构型对密度泛函理论整合用于生物电子转移研究
精准计算强关联电子体系需要同时处理好静态关联与动态关联效应,这对传统方法仍具挑战性。为此,该研究团队提出VQE-PDFT——一种融合变分量子本征求解器与多组态对密度泛函理论(MC-PDFT)的量子-经典混合框架。该框架创新性地采用量子电路实现多组态波函数表征,同时利用密度泛函评估关联能,在降低量子资源需求的同时保持对两类关联效应的精确处理。基于电荷转移数据集的基准验证表明,VQE-PDFT可获得与传统MC-PDFT相当的精度。在此基础上,研究人员开发了浅层深度硬件高效拟设电路,并将其嵌入QM/MM多尺度架构以应用于复杂生物体系。这一拓展框架在欧洲知更鸟隐花素蛋白ErCRY4的电子转移模拟中,所得转移速率与实验测量高度吻合。值得关注的是,在真实量子硬件上的成功运行及配套误差分析,证实了该方案在生物量子计算应用中的实际可行性。
