量子磁性材料的量子模拟:从第一性原理到NISQ
量子计算机正变得越来越普及,但针对真实材料、具有物理意义的模拟演示仍然稀少。在本项工作中,研究人员模拟了三卤化铬单层的低能磁激发,即自旋波谱。从这些二维磁体的第一性原理电子结构计算出发,该团队推导出一个有效自旋模型,并通过在商业量子计算云平台 IQM Resonance 上对自旋系统进行实时传播,模拟了低能自旋激发。针对多达 48 个量子比特的系统,其结果已通过与经典基准的对比得到验证。尽管当前的 NISQ(含噪中等规模量子)器件在处理某些谱特征时仍面临挑战,但该研究的模拟在准恒定墙钟时间缩放(wall-time scaling)下实现了良好的一致性,而经典方法则是指数级缩放。该成果表明,即使在量子优势尚未实现的情况下,领域专家通过商业云服务访问量子计算机,对真实材料进行有用的量子模拟正逐渐成为可能。

