一种无需预言机的非绝热量子分子动力学量子算法
量子计算为当前计算机难以处理的诸多问题提供了极具吸引力的解决方案。其中非绝热量子分子动力学问题尤为典型——当量子化内态与参数化模式耦合时,会产生无法通过预言机模型和谱分解处理的哈密顿量。本论文将非绝热哈密顿算符直接应用于计算基矢,构建一阶量子化的分裂算符传播子,并通过吸收/复发光谱、散射截面、布居动力学及量子疤痕等动态观测值进行验证。研究不仅推导并明确了量子电路构建方案,更在多模式多通道扩展中实现电路优化,包括引入多元势能项及基于分子对称性的图论优化方法。资源估算表明,在容错量子计算尺度下,该方案电路深度优于QROM加载架构;与量子信号处理变体的定量对比证实,基于Trotter展开的结构仍保有可扩展的T门优势。突破电子态研究范畴后可见:有限基矢与离散变量表示间的对偶性允许全等结构分解为量子电路,这将多通道动力学的应用范畴大幅拓展至化学领域之外。

