聚变包层熔盐的量子计算

诸如FLiBe(2LiF--BeF₂)等熔盐,是聚变反应堆中用于增殖和回收氚的核心包层材料。预测氚的化学形态需要精确的代表性熔盐团簇的电子基态能量,这对关联电子结构方法而言是一项艰巨任务。本研究报告了异质量子-经典计算在FLiBe中氚结合问题的首次应用。通过嵌入波函数(EWF)方法,将从第一性原理分子动力学中提取的团簇分割成以原子为中心的碎片,并在IBM量子硬件上使用扩展的基于样本的量子对角化(ext-SQD)方法求解最大的碎片。在九个团簇上,该异质量子-经典工作流再现的碎片基态能量与完全组态相互作用的偏差在0.7千卡/摩尔以内,平均绝对偏差为0.3千卡/摩尔。相比之下,碎片化与非碎片化的构象能量差及氚结合能分别平均相差12千卡/摩尔和110千卡/摩尔,这表明碎片构建而非碎片求解是算法偏差的主要来源。据该团队所知,这是首次针对带电离子系统、特别是无机熔盐的此类演示,其中静电和极化效应使得电子关联的精确处理尤为困难。这些结果还指出了未来研究方向,即构建精确且可扩展的量子-经典工作流,以计算聚变包层中氚形态的自由能估计值。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-29 14:50

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