寻找量子算法在电子结构计算中的优势是一项极具挑战性的任务

鉴于过去几十年在量子计算和经典硬件模拟领域取得的重大进展,要确定一个有望实现量子优势的实际问题已成为严峻挑战。在量子化学领域,强关联(即多参考态问题)的电子结构计算常被视为这类难题,因为它们无法通过基于平均场理论的标准方法有效求解。因此,在比较这些竞争性技术路线时,必须通过经典算法提供最先进的基准数据才能得出决定性结论。 该研究团队报告了在CAS(54,36)模型空间中对Fe₄S₄分子簇的尖端性能计算结果及高精度基态能量数据——该问题近期刚被列入IBM与RIKEN维护的《量子优势追踪》网页系统清单。团队还进一步突破极限,针对Fe₅S₁₂H₄⁵⁻分子体系(其六重态基态包含25个开壳层轨道)实现了包含89个电子和102个轨道[CAS(89,102)]的CAS-SCF轨道优化,并构建了包含331个电子和451个轨道的超大活性空间。这些成果通过混合精度自旋适应从头算密度矩阵重整化群(DMRG)电子结构计算实现,计算过程基于ORCA程序包并利用NVIDIA Blackwell图形处理器(GPU)平台完成。 该工作提出,当宣称实现量子优势时,应以DMRG基准数据作为经典计算的参照标准。此外,由于当前最先进的DMRG实现方案在GPU技术利用方面仍处于初级阶段,研究人员强调应充分挖掘经典硬件的潜力。

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提交arXiv: 2026-03-30 16:32

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