量子科技中心_量科网

碳捕集对于钢铁和化工等重工业的脱碳至关重要。具有高比表面积和结构可调性的金属有机框架（MOF）是用于二氧化碳捕集的有前途材料。该研究聚焦于Fe-MOF-74，这是一种磁性莫特绝缘体，其暴露的金属位点增强了二氧化碳吸附能力。其强关联电子结构对标准密度泛函理论方法提出了挑战，这些方法往往产生不一致的预测结果。该团队最初使用各种密度泛函理论泛函对吸附能进行基准测试，揭示了显著的变异性，并强调了需要更精确方法（如量子计算提供的方法）的必要性。然而，实用的量子算法在周期性材料模拟方面的应用远未成熟，特别是在使用通常包含数万个基矢的平面波基组时。为解决这一问题，该研究采用基于瓦尼尔函数和自然轨道选择的活性空间缩减策略。确定了吸附位点周围的局域轨道，并使用MP2自然轨道来改善关联能的收敛性。随后在变分量子本征求解器框架内使用量子数保持的ansatz计算吸附能。除了经典模拟外，该工作还使用基于样本的量子对角化方法进行量子实验。尽管当前硬件限制了可行模拟的规模，但该方法提供了更高效和可扩展的前进路径。这些结果推进了量子算法在碳捕集现实模型以及更广泛的周期性材料中的适用性。