面向大规模量子模拟的高性能泡利代数框架
对泡利代数对象的高效操作是化学和多体物理领域量子算法经典模拟与基准测试中的关键瓶颈。这一瓶颈出现在哈密顿量构建、变分拟设制备、期望值与梯度计算以及实时传播中,这些过程均需要反复进行泡利代数运算。本工作提出一种专为量子多体与量子化学模拟设计的高性能泡利代数框架。该框架结合了紧凑的二进制辛编码、规范系数约简以及利用泡利字符串间共享比特翻转模式的分组稀疏算符表示。基于此实现的Julia/C\texttt{++}实现加速了稀疏与对称性适配的多电子空间中的泡利乘法、哈密顿量构建以及算符-态乘法。基准测试表明,该框架能在现代多核CPU与GPU架构上实现高效的哈密顿量构建、大活性空间VQE与ADAPT-VQE计算以及实时变分动力学模拟。这些结果表明,具备结构感知能力的泡利代数引擎可为量子化学与多体模拟中的量子算法开发与基准测试提供可扩展的经典后端支持。
量科快讯
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