面向核结构的高效量子比特变分算法
该工作比较了三种量子比特映射策略,以研究在壳模型描述下采用变分量子本征求解器(VQE)方法时核基态的结构。尽管不同映射的起点都是多体粒子基或斯莱特行列式(SD)基下的哈密顿量矩阵,但每种映射的尝试波函数结构和资源计数各不相同。研究人员在中等 \(p\) 壳核 \(^{10}\text{B}\) 上测试了这三种映射,并比较了每种映射寻找基态所需的量子资源。进一步地,该团队将量子比特高效映射扩展至研究另一个中等 \(p\) 壳核 \(^{12}\text{C}\) 的基态。研究人员在噪声模拟器(IBM 的 FakeFez 后端)和量子硬件(\(ibm\_fez\))上运行了多达 26 个量子比特的电路,以表示其基态。对于 \(^{10}\text{B}\) 基态,硬件上经误差缓解后的最佳结果来自 SD 到量子比特映射,百分比误差为 0.21%。同一态在 cSD 和 pnSD 映射下的百分比误差分别为 3.37% 和 8.88%。另一方面,对于 cSD 映射,\(^{12}\text{C}\) 经误差缓解后的基态能量与精确结果相差 6.82%。该工作进一步评估了从硬件获得的 VQE 波函数相对于 cSD 映射下壳模型波函数的保真度。这种 cSD 映射在量子比特效率方面,有助于将 VQE 算法扩展到不同质量区域的复杂原子核。

