连接矩和量子计算改进了多体化学模拟

推进量子计算需要能够快速准确地解决多体问题的模型。这些问题涉及从三个到无限数量的粒子，这些粒子非常小，它们受量子力学的影响。这项研究提出了一种对化学系统进行量子计算的新算法，可减少随机“噪声”对结果的影响。该方法使用了 40 年前首次描述的称为“连接时刻”的数学工具。当应用于量子计算时，连通矩工具需要在量子电路中使用更少的量子位来达到多体系统所需的精度水平。研究人员使用他们的方法来描述相对简单的模型。这使他们能够将他们的方法的结果和准确性与之前经过验证的全面计算模型进行比较。

影响

使用量子模拟将大大提高科学家对化学过程的理解。这些过程是催化、光化学、生物化学和材料科学等领域的关键。这项工作是朝着创建复杂化学系统的准确模拟迈出的有希望的一步。连接矩方法显着提高了效率。这为未来有效使用量子计算机来模拟化学系统提供了一条新途径。

概括

量子计算有可能准确描述化学过程的量子行为。从实用的角度来看，今天的经典计算机不可能为大中型化学系统执行这项任务。另一方面，当前的量子计算设备本质上是嘈杂且容易出错的。研究人员正在开发用于降低噪声影响的量子模拟算法。然而，这些算法需要复杂的电路和大量的量子比特，为进入计算留下了错误的空间。

为了解决量子计算设备出错的可能性，研究人员开发了一种量子计算方法，该方法采用有限阶连通矩展开和计算上可负担的程序来准备系统的初始状态。他们使用二氢分子势能面和具有广泛相关强度的模型作为测试用例来评估这种新方法的性能。量子计算的结果与已建立的经典计算的结果一致。这一结果确立了新方法的鲁棒性、灵活性和准确性。即使在解离和强相关限制下，该方法也与精确解保持良好一致，进一步证明了该方法的广泛实用性。

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