容错计算静态结构因子及有限尺寸效应
容错量子算法为估算周期材料基态能量提供了一条有前景的途径,这些材料超出了经典电子结构方法的实际处理范围。一个尚存的挑战是有限尺寸缓解问题:量子算法评估的是有限超胞或有限布里渊区网格,而材料性质是在热力学极限下定义的。在该工作中,该研究开发了一种针对主要的两体有限尺寸修正的量子后处理策略。在通过扭角平均减少单体壳层效应后,主导的残留误差由长波密度涨落控制,这体现在小动量静态结构因子 \(S(q)\) 中。研究在布洛赫轨道基中构建了相应的算符,通过密度算符构造了其块编码,并利用放大后的哈达玛测试估计了其基态期望值。研究还引入了自适应全局和局部二分搜索程序,用于识别用于重构两体有限尺寸误差修正的红外拟合窗口。由此产生的成本仍然低于主基态能量估算程序:结构因子修正对布洛赫轨道基大小的主要依赖关系为 \(\tilde{O}(N_bN_k)^3\),避免了完整哈密顿量模拟的大平面波前置因子,并且仅需要 \(\tilde{O}(N_bN_k)\) 个逻辑量子比特。这提供了一种容错替代降采样方案的途径,将针对更大网格的重复能量计算替换为对控制有限尺寸效应的红外密度关联的目标测量。

