量子计算中的虚拟轨道分割:通过多体展开降低量子比特需求

当前用于分子模拟的量子计算发展受限于嘈杂中等规模量子(NISQ)设备的有限比特数。该研究团队提出的虚拟轨道分片(FVO)方法通过将虚拟轨道空间划分为化学直观片段,并采用类似于空间分片方法的多体展开技术,在保持化学精度的同时将比特需求降低40%-66%。在六个分子体系中的测试表明:二级FVO展开的误差可控制在3千卡/摩尔以内,三级展开更可实现亚千卡/摩尔级精度。当与变分量子本征求解器(VQE)结合,并采用面向多分子体系的有效片段分子轨道(EFMO)方法时,分层次的Q-EFMO-FVO方案能达到完整计算96%-100%的精度。该方法为当前50-100量子比特处理器上的量子化学计算提供了实用路径,并确立了虚拟轨道分片作为空间分片之外管理量子计算复杂度的补充策略。

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作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2025-10-23 19:22

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