物理学 > 化学物理
[提交于 2025年2月1日
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标题: 基于分子点群对称性的量子退火器上的电子结构理论
标题: Electronic Structure Theory with Molecular Point Group Symmetries on Quantum Annealers
摘要: 量子计算有可能通过显著加快计算时间并指数级减少计算资源来彻底改变量子化学。 在这里,我们将基于全布尔对称群 $\mathbb{Z}_2^k$ 的对称适应的Jordan-Wigner编码与我们对Xia-Bian-Kais(XBK)方法的新实现相结合,以提高在量子退火器上电子结构理论计算的效率,特别是通过减少达到相同精度所需的量子位数量。 通过提供比之前工作更广泛的对称适应编码(SAE),我们能够模拟比之前报道的使用为量子退火器开发的方法且不使用活性空间研究的分子更大的分子。 我们计算了 H$_2$、LiH、He$_2$、H$_2$O、O$_2$、N$_2$、Li$_2$、F$_2$、CO、BH$_3$、NH$_3$以及 CH$_4$的势能面,在 STO-6G 基组中最大的分子使用我们的 SAE 需要 16 个量子比特,并与全组态相互作用结果进行了比较。 将SAE应用于XBK方法可使希尔伯特空间的大小呈指数级减少,并且随着问题规模的增大而表现良好。 对于决定XBK方法中哈密顿量嵌入所使用的辅助量子比特数量的关键变分参数的偶数值或大值,或者对于某些分子如He$_2$和H$_2$O,它不会引入显著的额外误差。 我们对此行为进行了解释,并对我们的方法的使用提出了建议。
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