基于全局谱离散化的含时哈密顿量全量子变分动力学模拟
当前最广泛使用的量子计算方法来模拟含时哈密顿量动力学,主要依赖于量子-经典混合变分量子时间演化算法。该算法通过经典模拟结合时间离散化方法,求解决定时间演化的变分系数常微分方程。本研究提出了一种全量子化解决方案:首先利用切比雪夫谱离散化方法将变分系数的常微分方程转化为静态线性方程,再通过量子奇异值变换算法进行求解。该全量子算法摒弃了经典反馈环节,对光滑哈密顿量实现指数级收敛,且量子电路深度与时间步数无关。研究团队展示了两种实施方案——面向容错量子计算架构的全局公式化方案,以及适配近期量子设备的顺序执行方案,并通过质子-氢电荷转移动力学(这一典型的含时量子化学问题)的数值模拟验证了方法的有效性。该工作为从混合变分量子算法过渡到通用含时哈密顿量的全量子求解器建立了系统路径,特别适用于具有紧凑变分描述的动力学体系,为在含时模拟领域实现完全量子计算优势开辟了新途径。
量科快讯
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