用于模拟金属表面非绝热动力学的量子算法

分子-金属界面的非绝热动力学控制着从多相催化、染料敏化太阳能转换到分子结电荷传输等诸多具有重要技术意义的现象。对此类动力学进行真实建模时,必须考虑核运动与海量电子态耦合产生的多种电荷与能量转移通道,这导致经典计算方法成本极高。该研究团队通过推广安德森-纽恩斯哈密顿量,开发出高度优化的量子算法来模拟真实分子-金属界面的非绝热动力学。利用PennyLane软件平台,研究人员对该算法进行资源估算,结果表明该算法在模拟各类科学和工业相关分子-金属模型体系时具有显著的低实现成本。具体而言,对于包含100个金属轨道、8个分子轨道和20个核自由度的模型体系,进行1000步Trotter分解的时间演化仅需271个量子比特和7.9×10⁷个托佛利门,表明非绝热分子-金属动力学将成为第一代容错量子计算机的理想应用场景。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-01-22 19:00

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