A hybrid quantum-classical method for electron-phonon systems
A hybrid quantum-classical method for electron-phonon systems
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电子声子系统的混合量子经典方法
DOI：
10.1038/s42005-023-01353-3
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发表时间：
2023
影响因子：
5.5
通讯作者：
Wang, Yao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Denner, M. Michael;Miessen, Alexander;Yan, Haoran;Tavernelli, Ivano;Neupert, Titus;Demler, Eugene;Wang, Yao
电子和声子之间的相互作用在量子材料中发挥着至关重要的作用。然而，没有一种通用的方法可以同时准确地解释强电子-声子相互作用和电子相关性。结合变分量子本征解和变分非高斯解，我们发展了一种适用于这类关联系统的量子-经典混合算法。与纯电子模型相比，这种混合方法处理具有任意强电子-声子耦合的系统，而不增加所需的量子比特和量子门的数量。我们基准我们的方法，通过将其应用到范式的哈伯德-荷尔斯泰因模型在半填充，并表明它正确地捕捉电荷密度波和反铁磁相之间的竞争，定量一致的精确对角化。
Interactions between electrons and phonons play a crucial role in quantum materials. Yet, there is no universal method that would simultaneously accurately account for strong electron-phonon interactions and electronic correlations. By combining methods of the variational quantum eigensolver and the variational non-Gaussian solver, we develop a hybrid quantum-classical algorithm suitable for this type of correlated systems. This hybrid method tackles systems with arbitrarily strong electron-phonon coupling without increasing the number of required qubits and quantum gates, as compared to purely electronic models. We benchmark our method by applying it to the paradigmatic Hubbard-Holstein model at half filling, and show that it correctly captures the competition between charge density wave and antiferromagnetic phases, quantitatively consistent with exact diagonalization.
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