量子科技中心_量科网

在大型材料的电子特性计算中，经典计算方法仍面临重大挑战。量子计算有望在内存占用和计算复杂度方面展现优势，但目前尚缺乏适用于大型材料模拟的通用实用量子算法。该研究团队提出并实现了一种基于随机态的量子算法，可计算真实材料的电子结构特性。通过仅需少量量子比特的随机态电路，研究人员采用一阶Trotter分解的实时演化结合Hadamard测试获得电子态密度，并开发改进型量子相位估计算法，通过直接量子测量计算实空间局域态密度。此外，该工作通过数值计算验证了这些算法在石墨烯、扭曲双层石墨烯准晶及分形晶格中的电子态密度和空间分布特性，涵盖数百至数千原子规模的系统。研究结果表明，随机态量子算法为在量子计算机上模拟周期性/非周期性大型材料的电子特性提供了通用且高效的量子比特利用路径。