为无相辅助场量子蒙特卡洛方法基准测试量子试探波函数

无相位辅助场量子蒙特卡罗(ph-AFQMC)方法是一种用于计算强关联量子系统基态性质的随机虚时投影技术,其精度关键取决于试探波函数的选择。在此,该团队研究了使用参数化量子电路制备的试探态下的ph-AFQMC方法。该工作对涵盖酉耦合簇、哈密顿量信息、Jastrow启发和自适应构建的拟设在内的量子试探波函数进行了全面基准测试。该基准测试评估了这些拟设在QC-AFQMC框架内的精度、表达能力和可扩展性。该团队在线性氢链键拉伸条件下测试了这些拟设,发现多个拟设族能在解离曲线上产生化学精度的ph-AFQMC能量。该工作使用CUDA-Q量子开发平台在Perlmutter超级计算机的GPU分区上进行了模拟。在比较具有相似变分参数数量的拟设时,该团队发现不同拟设族尽管表现出显著不同的变分能量、优化成本和电路深度,但能产生可比的ph-AFQMC结果。结果表明,拟设的变分能量并不总是其ph-AFQMC质量的可靠指标,并揭示了过参数化的实例。在强关联区域,通过自适应拟设(此处以使用UCCSD算子池的ADAPT-VQE为例)获得的试探波函数在投影能量方面可优于其固定拟设对应物(UCCSD),同时使用更紧凑的电路,为在ph-AFQMC框架内优化量子资源提供了灵活途径。

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提交arXiv: 2026-05-03 21:04

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