量子物理
[提交于 2025年2月24日
]
标题: 量子比特耦合簇假设在经典计算机上的优化
标题: Optimization of the Qubit Coupled Cluster Ansatz on classical computers
摘要: 量子计算的巨大兴趣促使开发了适用于量子硬件的电子结构方法。 然而,量子硬件进展缓慢,迫使研究人员在经典计算机上实现他们的想法,尽管这显然失去了任何“量子优势”。 因此,所谓的受量子启发的方法应运而生。 它们允许从不同的角度看待电子结构问题;然而,要充分利用其潜力,高效的实现是非常可取的。 在这里,我们报告了两种改进迭代量子比特耦合簇(iQCC)方法中振幅优化的方案——这是一种基于量子比特耦合簇(QCC)假设的变分量子本征求解器类型方法。 我们的第一个方案将QCC酉矩阵近似为生成元的对称多项式的总和,直到给定的阶数。 由此产生的能量表达式可以通过阶数参数灵活控制计算复杂度。 它还保证了试验能量及其导数的平滑性,这对于基于梯度的优化策略非常重要。 第二个方案限制了生成QCC酉矩阵的展开空间的大小。 它提供了更好的内存需求控制,但通常可能导致能量估计在振幅变化时出现非平滑变化。 它可以用来将给定振幅集的能量外推到精确的QCC值。 这两种方案相比精确公式,允许包含更多生成元到QCC形式中。 这减少了iQCC方法中的迭代次数和/或提高了准确性。 我们评估了新方案在几个分子系统上的QCC振幅优化能力:N$_2$(16个量子比特), H$_2$O(36个量子比特),以及三(2-(2,4-二氟苯基)吡啶)铱(III),(80个量子比特)。
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