Simulación de sistemas de muchos cuerpos con un Eigensolver cuántico proyectivo

Por • 6 dic, 2021 • Sección: Ambiente

Nicholas H. Stair , Francesco A. Evangelista

Presentamos un nuevo algoritmo híbrido cuántico-clásico para optimizar las funciones de onda de clúster acoplado unitario (UCC) consideradas como eigensolver cuántico proyectivo (PQE), compatible con hardware cuántico ruidoso a corto plazo. A diferencia de los algoritmos cuánticos variacionales, PQE optimiza un estado de prueba utilizando residuos (proyecciones de la ecuación de Schrödinger) en lugar de gradientes de energía. Mostramos que los residuos pueden evaluarse simplemente midiendo dos valores de energía esperada por elemento. También presentamos una variante seleccionada de PQE (SPQE) que utiliza un ansatz adaptativo construido a partir de operadores de orificios de partículas de orden arbitrario, que ofrece una alternativa a los procedimientos de selección basados ​​en gradientes. PQE y SPQE se prueban en un conjunto de sistemas moleculares que cubren los regímenes de correlación fuerte y débil, incluidos los grupos de hidrógeno con 4-10 átomos y el BeH2molécula. Cuando se emplea un ansatz fijo, encontramos que PQE puede converger funciones de onda UCC desenredadas (factorizadas) a energías esencialmente idénticas como optimización variacional mientras requiere menos recursos computacionales. Una comparación de SPQE y algoritmos cuánticos variacionales adaptativos muestra que, para ansätze que contiene el mismo número de parámetros, los dos métodos producen resultados de precisión comparable. Finalmente, mostramos que SPQE tiene un rendimiento similar, y en algunos casos, mejor que la interacción de configuración seleccionada y el grupo de renormalización de la matriz de densidad en 1-3 dimensiones H fuertemente correlacionadas.10 sistemas en términos de precisión energética para un número dado de parámetros variacionales.

arXiv:2102.00345v2 [quant-ph]

Quantum Physics (quant-ph); Strongly Correlated Electrons (cond-mat.str-el); Chemical Physics (physics.chem-ph)

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