电池材料的电子能量损失谱量子模拟
动态结构因子(DSF)是解析化学与材料科学中大量非弹性散射实验的核心物理量,但其精确模拟对经典计算方法构成重大挑战。该研究团队提出了一种计算DSF的量子算法及端到端模拟框架,为模拟动量分辨光谱提供了通用方法。研究人员将该方法应用于核心电子激发区域的电子能量损失谱(EELS)模拟——该光谱技术具备亚纳米级空间分辨率,可解析元素特异性信息,对电池材料分析至关重要。通过评估时域格林函数的非对角项,该工作推导出用于EELS的DSF计算量子算法,从而实现了动量分辨光谱的模拟。
为验证算法性能,研究人员以锂锰氧化物(Li₂MnO₃)的氧K边EELS谱为研究对象,该典型正极材料常用于探索电池材料中氧氧化还原机制。针对一个以氧为核心的Li₂MnO₃簇模型(具有18个活性轨道的活性空间),该算法需要3.25×10⁸个T门电路深度、100个逻辑量子比特及约1×10⁴次测量。
