基于量子模态处理器的变分量子亏损法激发态量子化学研究

基于玻色量子处理器的变分量子算法正成为量子化学计算的新范式,它利用了分子结构与谐振子硬件之间的天然适配性。研究团队提出了基于量子谐振子(qumode)的变分量子降维框架(QumVQD),可在量子谐振子架构上同时求解电子激发态和振动激发态能量。针对电子结构计算,该方案通过福克基汉明权重滤波实现了粒子数守恒约束,这种对称性约束将希尔伯特空间维度从O(2^M)显著缩减至O(M^n_e)(M为自旋轨道数,n_e为电子数)。通过H2分子STO-3G基组下的势能面计算验证,该方法在全组态相互作用精度范围内与理论值一致。在振动结构计算方面,团队将QumVQD与基于玻戈留玻夫变换的哈密顿量分片技术相结合,以比量子比特算法低1-2个数量级的纠缠门操作,实现了CO2和H2S分子振动本征态的光谱级精度计算。振幅衰减模型与门保真度分析表明,相较于量子比特算法,该方案凭借更浅的电路深度展现出更强的抗噪能力。这些成果凸显了玻色量子设备在突破传统量子比特计算瓶颈方面的潜力,为计算化学开辟了新路径。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-15 04:24

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