Quantum Zeno approach for molecular energies with maximum commuting initial Hamiltonians
Quantum Zeno approach for molecular energies with maximum commuting initial Hamiltonians
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具有最大交换初始哈密顿量的分子能量的量子芝诺方法
DOI：
10.1103/physrevresearch.3.013104
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发表时间：
2021
影响因子：
4.2
通讯作者：
Wei, Tzu-Chieh
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yu, Hongye;Wei, Tzu-Chieh
我们建议使用量子绝热和模拟退火法来计算小分子的基态。我们算法的初始哈密顿量被认为是最大对易哈密顿量，它由Pauli基中分子的全哈密顿量中的最大对易项集组成。我们考虑两个变种。在第一种方法中，我们对所得到的依赖于时间或路径的哈密顿量进行绝热演化，将初始态作为最大对易哈密顿量的基态。然而，由于哈密顿路径的简并性和能级交叉，这种方法确实存在绝热量子计算的常见问题。这个问题通过Zeno方法缓解，即通过在量子模拟退火法中使用的一系列本征态投影，路径相关的哈密顿量被泡利X项的和所增强，其贡献在路径的开始和结束处消失。除了基态外，利用这种量子Zeno方法还可以获得与基态相同的精度的低激发态。
We propose to use a quantum adiabatic and simulated-annealing framework to compute the ground state of small molecules. The initial Hamiltonian of our algorithms is taken to be the maximum commuting Hamiltonian that consists of a maximal set of commuting terms in the full Hamiltonian of molecules in the Pauli basis. We consider two variants. In the first method, we perform the adiabatic evolution on the obtained time- or path-dependent Hamiltonian with the initial state as the ground state of the maximum commuting Hamiltonian. However, this method does suffer from the usual problems of adiabatic quantum computation due to degeneracy and energy-level crossings along the Hamiltonian path. This problem is mitigated by a Zeno method, i.e., via a series of eigenstate projections used in the quantum simulated annealing, with the path-dependent Hamiltonian augmented by a sum of Pauli X terms, whose contribution vanishes at the beginning and the end of the path. In addition to the ground state, the low lying excited states can be obtained using this quantum Zeno approach with equal accuracy to that of the ground state.
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