Tangent Vector Variational Quantum Eigensolver: A Robust Variational Quantum Eigensolver against the inaccuracy of derivative
针对容错量子计算机实现前VQE方法需提升精度与求解时间的问题，提出优化试验能量切向量范数的TVVQE方法，在氢分子、Hubbard模型和氢化锂分子上验证了其比其他VQE方法更准确地计算基态和激发态能级的潜力。
2023-05-17 quant-ph
Effect of constraint and Tabu Search term on Variational Quantum Eigensolver and Subspace-Search Variational Quantum Eigensolver
子空间搜索变分量子本征解（SSVQE）是一种多态搜索方法，它依赖于变换的么正性来保证多态输出态的正交性。基于变分量子紧缩（VQD）的变分量子本征解（VQE）方法只能从基态开始逐步计算激发态，因此该方法被认为是一种很有前途的量子化学方法。比较了VQE和SSVQE在引入约束项和Tabu搜索项后的优势，并通过Lagrange乘子法引入约束项和Tabu搜索项，从而计算出所需的能级。我们通过分别计算H2和HeH的每个水平来评估优势。仿真结果表明，约束VQE与禁忌搜索计算的精度比我们的其他算法，分析H2。约束SSVQE的计算精度高于禁忌搜索约束VQE。我们发现，根据分子的性质使用禁忌搜索项，减少收敛时间，有利于提高精度。我们证明了约束和禁忌搜索项有助于量子化学计算的精度和收敛时间。
2021-03-23 quant-ph
A prescreening method for variational quantum state eigensolver
容错量子计算机（FTQC）的发展为量子相位估计（QPE）算法的实现提供了可能。然而，QPE仅适用于标准化系统。这就需要一个哈密尔顿算子的特征值的最小值和最大值。在噪声中尺度量子（NISQ）时代发展起来的变分量子本征求解器（VQE）是制备接近精确态的初始本征向量所必需的。本文提出了一种利用变分量子态本征解算器（VQSE）和子空间搜索VQE（SSVQE）方法来高精度地导出所有态的方法。我们证明了用VQSE和SSVQE预屏蔽方法，我们可以正确地导出所有氢分子的态。
2021-11-18 quant-ph
Implementing Jastrow--Gutzwiller operators on a quantum computer using the cascaded variational quantum eigensolver algorithm
U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）
本文提出利用级联变分量子特征值求解算法实现非幺正的Jastrow-Gutzwiller算符，通过IBM Q Lagos平台验证了该方法在Hubbard模型中的有效性。
2023-05-30 quant-ph
Variational Quantum Eigensolvers in the Era of Distributed Quantum Computers
量子计算机的计算能力受到可用于信息处理的量子比特数量的限制。在单个设备内增加这个数量是困难的;人们广泛认为分布式模块化架构是大规模量子计算的解决方案。实现这种架构的主要挑战是需要在模块之间交换量子信息。在这项工作中，我们表明，一个分布式量子计算架构与{ \it limited}的能力，在模块之间交换信息，可以准确地解决量子计算问题。使用的例子变分量子本征解算器与anterior设计的两个模块（双核）架构，我们表明，三个模块间的操作提供了一个显着的优势，没有模块间（或串行执行）的操作。这些结果提供了一个强有力的指示，即近期{ \it模块化}量子处理器可以成为其单片对应物的有效替代品。
2023-02-27 cond-mat.str-el quant-ph
Symmetry-adapted variational quantum eigensolver
针对变分量子本征解算器（VQE）算法中经常使用的量子线路结构破坏哈密顿对称性的问题，提出了一种恢复哈密顿空间对称性的方案.这里介绍的VQE方案简单地应用投影算子，这是厄米特的，但不是酉的，以恢复空间群的所需的不可约表示的空间对称性。量子态的纠缠仍然表示在一个量子线路中，但投影算子的非幺正性在VQE框架中被经典地视为后处理。通过对一维环上自旋$1/2$海森堡模型的数值模拟，我们证明了采用较浅量子线路的对称性适应VQE方案在基态的保真度方面有显著的改善，并且在基态能量方面有很大的优势，精度也相当不错.我们还证明，本计划可以近似的低躺激发态，可以指定的对称部门，使用相同的电路结构的基态计算。
2020-05-29 cond-mat.str-el quant-ph
Distributed Variational Quantum Eigensolver: Embarrassingly Parallel strategies on NISQ
Galicia Supercomputing Center (CESGA)（加利西亚超级计算中心）；Departamento de Física de Partículas Universidade de Santiago de Compostela（圣地亚哥-德孔波斯特拉大学粒子物理系）
针对NISQ设备中异构噪声影响变分量子特征求解器并行化效果的问题，提出三种易并行策略并通过CUNQA平台仿真评估其加速比与精度表现。
2026-08-21 quant-ph
Contextuality Test of the Nonclassicality of Variational Quantum Eigensolvers
情境性是非经典性的指标，也是各种量子程序的资源。在本文中，我们使用上下文来评估变分量子本征求解器（VQE），最有前途的工具之一，近期量子模拟。我们提出了一个有效的可计算的测试，以确定是否VQE程序的目标函数是上下文。我们应用这个测试来评估VQE的实验实现的上下文，并确定有几个，但不是全部，失败的量子性测试。
2020-02-07 quant-ph
Shallow-circuit variational quantum eigensolver based on symmetry-inspired Hilbert space partitioning for quantum chemical calculations
资源友好的量子算法的发展仍然是非常可取的噪声中等规模的量子计算。基于具有幺正耦合簇的变分量子本征求解器（VQE），我们证明了由于分子系统的点群对称性而使得希尔伯特空间的划分成为可能，通过将变分搜索限制在一个子空间内，极大地减少了变分算子的数目.此外，我们发现，而不是包括每个激发算子的所有子项，一个单一的长期表示足以达到所需的精度为各种分子测试，导致额外的缩短的量子线路。通过这些策略，在无噪声量子模拟器上的VQE计算实现了与$\mathrm{H}_4$正方形、$\mathrm{H}_4$链和$\mathrm{H}_6$六边形分子的完全UCCSD计算相比在几毫电子伏特范围内的能量;而控制非（CNOT）门的数量（量子电路深度的量度）减少了35倍。此外，我们引入了一个有效的“得分”参数来排名的激发运营商，使运营商造成较大的能量减少可以首先应用。以$\mathrm{H}_4$正方形和$\mathrm{H}_4$链为例，在有噪声的量子模拟器上证明了前几个变分算符可以使能量在化学精度范围内，而额外的变分算符并不能提高能量，因为累积的噪声超过了变分算符展开的增益。
2020-06-19 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum Computation of Electronic Transitions using a Variational Quantum Eigensolver
我们开发了一个扩展的变分量子本征求解器（VQE）算法-多状态，收缩VQE（MC-VQE）-允许有效计算的基态和几个低的激发态的分子之间的跃迁能量，以及与这些过渡的振子强度。我们数值模拟MC-VQE计算的吸收光谱的从头算模型的18色团捕光复合物从紫色光合细菌。
2019-04-10 quant-ph
Trainable, self-verifying variational quantum eigensolver using adiabatic warm starts
University of Ljubljana（卢布尔雅那大学）；Rudolfovo, Science and Technology Centre（鲁多尔福沃科学与技术中心）；Quantinuum
本文提出了一种可扩展的自验证变分量子本征求解器，通过绝热预热方法避免 barren plateau 和局部极值，利用能量标准差测量认证本征态准确性。
2026-10-30 quant-ph
Non-adiabatic Quantum Wavepacket Dynamics Simulation Based on Electronic Structure Calculations using the Variational Quantum Eigensolver
采用变分量子本征求解器，在电子结构计算的基础上，对H $_2$ O $^+$的去激发过程进行了非绝热核波包动力学模拟.绝热势能面和非绝热耦合矢量的算法计算的噪声中等规模的量子器件，和时间的传播模拟与传统的方法为经典计算机。从$\tilde{B}$态到$\tilde{A}$态的非绝热跃迁动力学的结果再现了以前研究中报道的趋势，这表明这种量子-经典混合方案可能是有噪声的中等规模量子器件的一个有用的应用。
2021-11-08 quant-ph
Quasiparticle Variational Quantum Eigensolver
本文提出了一种基于动量空间的VQE框架，用于模拟相互作用量子多体系统中的准粒子激发，通过能量优化准确捕捉低激发能谱并验证其与理论结果的一致性。
2025-11-20 cond-mat.str-el quant-ph
Short-depth trial-wavefunctions for the variational quantum eigensolver based on the problem Hamiltonian
对于变分量子本征求解器，我们建议从问题哈密顿量的少量选定的泡利项生成试探波函数。两种不同的方法，一个启发的量子近似优化算法和其他的时间进化，提出并详细研究。利用数值计算，我们研究了这些试探波函数的效率，找到三个分子的基态能量：H2，LiH和H2O。我们发现，只有少量的泡利项需要达到化学精度，导致短深度量子线路与少量的变分参数。对于LiH分子，量子线路由36个双量子位门、45个单量子位门和4个变分参数组成，对于较大的分子具有有利的缩放。
2019-08-26 quant-ph
Real Variance-Based Variational Quantum Eigensolver for Non-Hermitian Matrices
Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院鲁尔基分校）
本文提出基于实方差的变分量子本征值求解器（RVVQE），用于非厄米特算子，通过设计正确的成本函数保证收敛到真实本征态，利用厄米特测量实现算法易实现，并展示了在不同维度的非厄米特矩阵上的性能和可扩展性。
2026-03-30 quant-ph
Benchmarking Variational Quantum Eigensolvers for Entanglement Detection in Many-Body Hamiltonian Ground States
本文使用变分量子特征求解器（VQEs）对由Heisenberg哈密顿量描述的多体系统进行纠缠检测基准测试，发现受哈密顿量相互作用启发的参数化量子电路在代价函数估计上优于问题无关电路。
2024-07-29 quant-ph
Compressed variational quantum eigensolver for the Fermi-Hubbard model
费米-哈伯德模型是量子计算机使用变分量子本征求解器算法求解的一个看似合理的目标。然而，经典精确对角化无法解决的问题规模也超出了当前量子计算硬件的范围。在这里，我们使用了一种简单的方法，它压缩了哈伯德模型的第一个非平凡子案例-一个自旋向上和一个自旋向下的费米子-使更大的实例能够使用当前的量子计算硬件来解决。我们实现了这种方法的超导量子硬件平台上的$2 \times 1$哈伯德模型的情况下，包括错误缓解技术，并表明，基态被发现具有相对较高的精度。
2020-06-18 quant-ph
Error Analysis of the Variational Quantum Eigensolver Algorithm
变分量子算法是近期量子计算应用中研究最多的应用之一。噪声中尺度量子（NISQ）机制，在未来5年内，足够小的算法可以在噪声量子计算机上成功运行，这推动了大量的研究工作和大量的私营部门资金。因此，重要的是要了解变分算法是否能在存在噪声的情况下成功收敛到正确答案。我们进行了全面的研究的变分量子本征求解器（VQE）和它的个人量子子程序。建立在渐近界，我们通过显式模拟表明，VQE算法有效地崩溃时，在量子处理调用过程中发生单一错误。我们讨论的背景下，能够运行任何变量类型的算法，而无需资源昂贵的纠错协议，这一结果的重大影响。
2023-01-18 quant-ph
$O(N^3)$ Measurement Cost for Variational Quantum Eigensolver on Molecular Hamiltonians
变分量子本征求解器（VQE）是一种很有前途的近场量子机算法。它可以用来估计基态能量的分子进行单独的测量$O(N^4)$条款。最近的几篇论文观察到，通过将这些项划分为可以同时测量的线性大小的交换族，这种缩放可以简化为$O(N^3)$。我们确认这些经验观察通过研究最小交换划分问题的水平上的费米哈密顿量和它的编码成量子比特。此外，我们提供了一个快速的，可预先计算的过程，通过解决循环调度问题，通过流网络创建线性大小的通勤分区。
2019-08-30 quant-ph
Variational quantum eigensolver for the Heisenberg antiferromagnet on the kagome lattice
在kagome晶格上建立海森堡反铁磁体（HAFM）的基态的性质对于经典计算机来说是一个非常困难的问题。在这里，我们给出了一个详细的建议，变分量子本征求解器（VQE），旨在解决这个物理问题的量子计算机上。同时，由于其天然的硬件兼容性，该VQE构成了一个明确的实验建议，用于在有噪声的中间尺度量子（NISQ）设备上显示有用的量子优势。我们经典地模拟具有2D网格或全对全连接的无噪声和有噪声量子计算机，并模拟多达20个站点的kagome HAFM补丁。在无噪声的情况下，基态能量，发现由VQE，接近真正的基态能量作为电路深度的函数呈指数。此外，任何图上的HAFM的VQE都可以在无消相干子空间中固有地执行它们的量子计算，该子空间可以防止集体纵向和集体横向噪声，从而增加了这些算法的抗噪声能力。然而，其他噪声类型的影响程度表明，即使对于基本上硬件原生的VQE，也需要替代高保真基态准备的误差缓解和性能目标。
2022-12-23 cond-mat.str-el quant-ph
Cascaded variational quantum eigensolver algorithm
本研究提出级联变分量子本征求解器算法，通过单次执行量子电路而非迭代执行提升计算吞吐量，采用量子-经典混合计算模式，且ansatz形式不受Fock空间限制、可灵活施加物理约束。
2024-03-08 quant-ph
Addressing hard classical problems with Adiabatically Assisted Variational Quantum Eigensolvers
提出了一种经典-量子混合算法来解决当前量子计算机中的优化问题，其基本思想是利用哈密顿量的绝热变化来辅助变分量子本征求解器（VQE）.这种新算法的合理性在于规避了在VQE的经典优化部分中面临非常小的梯度的问题，同时能够在当前的硬件高效设备中运行。适用于内插哈密顿量的VQE的离散级联提供了一种方法，以保持量子态始终接近忠实地指向找到最终解的路径。我们基准这个绝热辅助变分量子本征求解器（AAVQE）的量子哈密顿和硬经典问题，我们的方法显示出快速收敛。
2018-06-06 cond-mat.other quant-ph
Variational Quantum State Eigensolver
提取指数大矩阵的特征值和特征向量将是近期量子计算机的一个重要应用。变分量子本征求解器（VQE）处理矩阵是哈密顿量时的情况。这里，我们解决矩阵是密度矩阵$ρ$的情况。我们引入变分量子态本征解算器（VQSE），它类似于VQE，因为它变分学习$ρ$的最大本征值以及准备相应本征向量的门序列$V$。VQSE利用对角化和优化之间的联系来定义成本函数$C=\Tr(\tildeρ H)$，其中$H$是非退化哈密顿量。由于Schur-Schurt，当$\tildeρ = VρV^\dagger$在$H$的特征基中是对角的时，$C$被最小化。VQSE算法的每次迭代仅需要$ρ$的单个副本（仅$n$量子位），使其适合于近期实现。我们演示了VQSE的两个应用：（1）主成分分析，（2）错误缓解。
2022-09-26 quant-ph
Knowledge Distillation Inspired Variational Quantum Eigensolver with Virtual Annealing
本文提出KD-VQE方法，在VQE中引入基于玻尔兹曼分布和虚拟温度的虚拟退火机制，动态分配测量资源以过滤次优态，并在两格点费米-哈伯德模型上验证了其更广的搜索范围和更好的收敛可靠性。
2025-05-06 quant-ph
A blueprint for a Digital-Analog Variational Quantum Eigensolver using Rydberg atom arrays
提出一种基于里德堡原子阵列的数字-模拟 VQE 蓝图，通过学习原子寄存器位置并结合去随机化能量估算的迭代脉冲优化，实现 H2、LiH 和 BeH2 基态能量的高精度估算。
2023-04-23 quant-ph
A measurement-based variational quantum eigensolver
变分量子本征求解器（VQE）将经典优化与量子计算机上的高效代价函数评估相结合。我们提出了一种新的方法来VQE使用基于测量的量子计算的原则。此策略使用纠缠的资源状态和本地度量。我们提出了两个基于测量的VQE计划。第一个介绍了一种新的方法来构建变分家庭。第二个提供了一个翻译的电路为基础的测量为基础的计划。这两个计划在所需资源和协调一致时间方面都具有针对具体问题的优势。
2021-03-15 hep-lat quant-ph
Variational quantum eigensolvers by variance minimization
变分量子本征求解器（VQE）通常使用混合量子经典优化来最小化能量，其目的是找到基态。在这里，我们提出了一个VQE通过最小化能量方差，这被称为方差VQE（VVQE）。VVQE可以被看作是一个自我验证的本征解任意本征态的设计，因为一个本征态的哈密尔顿应该有零能量方差。我们证明了VVQE的性质和优势，解决一组激发态的量子化学问题。值得注意的是，我们表明，能量和方差的组合的优化可能是更有效地找到低能量的激发态比那些最小化的能量或方差单独。我们进一步揭示了优化可以通过哈密顿采样的随机梯度下降来提升，该随机梯度下降仅使用哈密顿量的几个项，从而显着减少了用于评估方差及其梯度的量子资源。
2020-06-29 quant-ph
Theory of analytical energy derivatives for the variational quantum eigensolver
变分量子本征求解器（VQE）及其变体是一种求取给定哈密顿量的本征态和本征能量的方法，是近期量子计算机的一个有吸引力的应用。虽然本征能是确定给定系统性质的重要量，但它们相对于系统参数的导数（例如，如果我们针对量子化学问题，则原子核的位置）对于分析系统也是至关重要的。在这里，我们描述的方法来评估分析导数的本征能的一个给定的哈密顿量，包括激发态能量以及基态能量，相对于系统参数的框架中的VQE。我们给出了明确的，低深度的量子线路，它可以测量基本量，以评估能量导数，结合证明的原理数值模拟。这项工作扩展了变分量子本征求解器的理论，使其能够测量比以前更多的量子系统的物理性质，并探索化学反应。
2019-06-07 quant-ph
Scaling the Variational Quantum Eigensolver for Dynamic Portfolio Optimization
本研究探索变分量子特征求解器在超100量子比特的动态投资组合优化中的潜力，通过在真实量子处理单元上测试不同拟设线路与优化器组合，实现6至112量子比特的规模化扩展，结合差分进化优化器与定制拟设线路取得最优结果。
2025-02-21 quant-ph
Measurement-based infused circuits for variational quantum eigensolvers
本文将测量基模型思想融入传统VQE电路，实现多体哈密顿量的问题导向设计与通用实现，并在真实超导量子计算机上验证了该方法在多种测试床系统中的有效性。
2024-06-01 quant-ph
Preserving Symmetries for Variational Quantum Eigensolvers in the Presence of Noise
有噪声的中尺度量子计算机最有前途的应用之一是使用变分量子本征求解器模拟分子哈密顿量。我们表明，编码对称性的模拟哈密顿量的VQE anomaly减少了经典和量子资源相比，其他广泛使用的ansatze。通过H $_2$分子的模拟，我们验证了这些改进持续存在的噪声。该模拟是使用IBM软件使用来自真实器件的噪声模型进行的。我们还演示了如何使用这些技术可以用来找到分子的激发态的各种对称性，使用嘈杂的处理器。我们使用错误缓解技术，以进一步提高我们的结果的质量。
2020-02-29 quant-ph
Efficient variational quantum eigensolver methodologies on quantum processors
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；Iowa State University（爱荷华州立大学）；University of Mumbai（孟买大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文比较了多种变分量子本征求解器方法在IBM量子硬件上求解BeH2分子基态的性能，通过自适应、纠缠锻造及误差缓解技术降低资源需求，验证了VQE在含噪设备上的实用性。
2024-07-23 quant-ph
Variational quantum eigensolver for chemical molecules
School of Physics & Astronomy, University of Nottingham（诺丁汉大学物理与天文学院）
本文提出利用变分量子特征解算器计算H2O和He-H+分子的基态能量，并通过经典方法验证结果。
2026-01-07 physics.comp-ph quant-ph
Accelerated Variational Quantum Eigensolver
使用量子计算机找到哈密顿量的基态能量的问题目前使用量子相位估计（QPE）或变分量子本征求解器（VQE）算法来解决。对于精确的$ε$，QPE需要$O(1)$重复具有深度$O(1/ε)$的电路，而VQE中的每个期望估计子例程需要来自具有深度$O(1)$的电路的$O(1/ε^{2})$样本。我们提出了一个广义VQE算法，这两个政权之间的插值通过一个自由参数$α\in[0,1]$，它可以利用量子相干性电路深度的$O(1/ε^α)$减少样本的数量，以$O(1/ε^{2(1-α)})$。在此过程中，我们给出了一个新的例程的期望估计有限的量子资源是独立的利益。
2019-03-25 quant-ph
Error-mitigated photonic variational quantum eigensolver using a single-photon ququart
我们报告了实验资源有效的实施变分量子本征求解器（VQE）使用四维光子量子态的单光子。利用单光子的偏振自由度和路径自由度实现了四维量子态。我们的光子VQE配备了量子误差缓解（QEM）协议，有效地减少了量子处理单元中泡利噪声的影响。我们应用我们的光子VQE估计He-H $^{+}$阳离子的基态能量。模拟和实验结果表明，我们的资源有效的光子VQE可以准确地估计键解离曲线，即使在量子处理单元中存在大的噪声。
2021-09-29 quant-ph
Computation of molecular excited states on IBM quantum computers using a discriminative variational quantum eigensolver
求解分子的激发态仍然是现代量子化学的关键挑战之一。传统方法受到现有计算能力的限制，限制了可以研究的分子的复杂性或可以获得的结果的准确性。已经提出了几种量子计算方法来解决这个限制。然而，这些通常具有在短期内可能无法实现的硬件要求。我们提出了一种基于变分量子机器学习的方法来确定分子的激发态，旨在尽可能地适应早期噪声中间尺度量子（NISQ）计算机的缺陷，并在IBMQ上实现了H2。我们的方法使用两个参数化的量子线路的组合，串联工作，结合变分量子本征求解器（VQE）迭代地找到分子哈密顿量的本征态。
2021-04-12 quant-ph
Variational Quantum Eigensolver Approach to Prime Factorization on IBM's Noisy Intermediate Scale Quantum Computer
本研究提出基于变分量子特征求解器（VQE）的量子-经典混合质因数分解算法，经IBM真实量子计算机与经典模拟器验证，分别可分解最大253与1048561的数，展现了近期量子计算的应用潜力。
2025-03-19 quant-ph
Benchmarking near-term quantum devices with the Variational Quantum Eigensolver and the Lipkin-Meshkov-Glick model
变分量子本征求解器（VQE）是一种很有前途的噪声中尺度量子（NISQ）计算算法。NISQ算法在NISQ器件上的性能验证是一项重要的工作。我们认为精确对角化Lipkin-Meshkov-Glick（LMG）模型作为基准NISQ计算机的候选人。我们利用Bethe不等式构造了三角LMG模型的本征态，并利用LMG的基本代数结构构造了量子线路。我们构造了具有深度$\mathcal{O}(N)$和$\mathcal{O}(\log_2N)$的电路，可以制备$N$粒子的任意三角LMG本征态。两个电路所需的门数均为$\mathcal{O}(N)$。然后，本征态的能量可以被测量并与确切已知的答案进行比较。
2021-08-02 quant-ph
Hermitian-preserving ansatz and variational open quantum eigensolver
该研究提出变分开放量子本征求解器VOQE，通过加倍希尔伯特空间表示混合态、保厄米拟设限制搜索空间及后选择测量高效算符测量，可求解开放量子系统稳态与非厄米哈密顿量能谱。
2024-05-25 quant-ph
Ground and excited state energy calculations of the H2 molecule using a variational quantum eigensolver algorithm on an NMR quantum simulator
本文在NMR量子处理器上实验实现了变分量子本征求解器与变分量子紧缩算法，分别计算H2分子的基态和激发态能量，并首次证明单个NMR量子比特即可达到所需精度。
2024-07-01 quant-ph
Orbital Expansion Variational Quantum Eigensolver: Enabling Efficient Simulation of Molecules with Shallow Quantum Circuit
提出 OE-VQE 框架，通过从紧凑活性空间逐步轨道扩展构建高效收敛路径，使浅层量子电路可模拟强关联分子基态，并在多种分子基准上验证其性能提升。
2022-10-13 quant-ph
Ionization energies in lithium and boron atoms using the Variational Quantum Eigensolver algorithm
经典-量子混合变分量子本征求解器算法是在有噪声的中尺度量子时代获得原子和分子系统基态能量的最广泛使用的方法。在这项工作中，我们扩大了范围的性质，可以使用该算法计算的第一电离能的锂和硼原子。我们检查我们的电离能和观察到的多体趋势的精度，并将它们与传统计算机上进行的计算结果进行比较。
2021-09-26 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Noisy Bayesian optimization for variational quantum eigensolvers
变分量子本征求解器（VQE）是一种混合量子经典算法，用于使用变分方法找到哈密顿量的基态。在这个格点研讨会的背景下，该程序可以用来研究格点规范理论（LGT）的哈密顿公式。基于高斯过程回归（GPR）的贝叶斯优化（BO）是一种强大的算法，用于使用受统计噪声影响的数据以非常低的迭代次数找到成本函数（例如能量）的全局最小值。这项工作提出了一种GPR和BO的实现，专门用于在目前已经可用的量子计算机上执行VQE。
2021-12-01 hep-lat quant-ph
Qubit coupled cluster singles and doubles variational quantum eigensolver ansatz for electronic structure calculations
用于电子结构计算的变分量子本征求解器（VQE）被认为是近期量子计算的一个主要潜在应用。在众多的VQE算法中，酉耦合簇单双激励（UCCSD）VQE算法具有较高的精度，受到了广泛的研究兴趣。然而，基于费米激发的UCCSD VQE在使用Jordan Wigner变换时需要额外的宇称项。在这里，我们介绍了一种新的VQE的基于粒子保持交换门实现量子比特的激发。所提出的VQE算子具有上界到$O(n^4)$的门复杂度，其中$n$是哈密顿算子的量子位数。对简单分子系统BeH $_2$，H $_2$ O，N $_2$，H $_4$和H $_6$的数值计算结果在误差约为$10^{-3}$ Hartree的范围内给出了非常精确的结果.
2020-10-10 quant-ph
Variational Quantum Eigensolvers with Quantum Gaussian Filters for solving ground-state problems in quantum many-body systems
提出一种结合变分量子本征求解器与量子高斯滤波器的量子算法，用于在NISQ设备上高效求解多体系统基态，在横场伊辛模型上展现出更快的收敛和更高的精度。
2024-03-15 quant-ph
Variational Quantum Eigensolver for SU($N$) Fermions
变分量子算法旨在利用噪声中等规模量子计算机的能力，通过使用经典优化器训练参数化的量子线路来解决易处理的量子问题。变分量子本征求解器是一种用于确定多体哈密顿算符基态的算法。在这里，我们应用变分量子本征求解器来研究$N$分量费米子的基态性质。利用这些知识，我们研究了相互作用SU（$N$）费米子的持续电流，它被用来可靠地映射出系统的不同量子相位。我们的方法为基于电流的多体系统量子模拟器奠定了基础，该多体系统可以在嘈杂的中等规模量子计算机上实现。
2022-04-02 cond-mat.stat-mech physics.comp-ph quant-ph
Ansätze for Noisy Variational Quantum Eigensolvers
有用的量子算法的硬件要求仍然没有被今天可用的量子计算机所满足。因为它被设计为软化这些要求，所以变分量子本征求解器（VQE）作为近期量子计算机的量子优势的竞争者而受到欢迎。测试器是准备试验状态的参数化电路，可以决定VQE的成功（或失败）。太深的ansätze可能会阻碍近期的可行性，或导致可训练性问题，使算法效率低下。本论文的目的是分析为量子化学提出的不同ansätze，研究它们在最先进的量子计算机中的抗噪能力和可行性。特别是，动态ansätze（ADAPT-VQE）进行了探讨，并对其性能的影响进行了分析的池和选择标准的选择。
2022-12-06 quant-ph
Collective optimization for variational quantum eigensolvers
变分量子本征求解器（VQE）通过用经典计算机更新参数来优化量子处理器上的哈密顿量的参数化本征态。这种混合量子-经典优化作为一种实用的方式来利用经典算法来利用近期量子计算的能力。在这里，我们开发了一个混合算法的VQE，强调经典的一面，可以解决一组相关的哈密顿同时。该算法将一个蛇算法到许多VQE任务，集体优化不同的哈密顿变分参数。这种所谓的集体VQE ~（cVQE）被用来求解具有不同键长的分子，这是量子化学中的一个标准问题。数值模拟结果表明，cVQE不仅收敛速度快，而且有避免单个VQE任务陷入局部极小的趋势。集体优化利用了相关任务之间的内在关系，并可能激发高级混合量子经典算法来解决实际问题。
2019-10-30 quant-ph
Using Variational Eigensolvers on Low-End Hardware to Find the Ground State Energy of Simple Molecules
本文研究在低端硬件上用变分量子特征求解器计算简单分子基态能量，并比较不同优化器在精度和代码效率上的表现。
2023-10-29 quant-ph
Accelerating variational quantum Monte Carlo using the variational quantum eigensolver
提出用量子计算机（如VQE）产生的样本替换VMC的初始分布，实验证明该量子增强方法能加速收敛、降低能量，并使小型量子计算机加速大规模VMC实例。
2023-10-26 quant-ph
Lattice Experiments using Fermionic Operators and the Variational Eigensolver in a Quantum Computer
本文在 IBM 的 16 比特 Guadalupe 量子处理器上，利用 Qiskit 库设计并验证了抗噪且独立于格点顶点数的变分量子特征求解器（QVE），通过两种 Ising 模型测试并提供了完整的能量、精度等实验指标与源代码。
2023-05-18 quant-ph
Contextual Subspace Variational Quantum Eigensolver
我们描述了上下文子空间变分量子本征求解器（CS-VQE），一个混合量子经典算法近似的基态能量的哈密顿量。对基态能量的近似是两个贡献之和。第一个贡献来自一个非上下文近似的哈密顿量，并计算经典。第二个贡献是通过使用变分量子本征求解器（VQE）技术在量子处理器上计算上下文校正来获得的。通常，上下文校正的VQE计算使用比原始问题的VQE计算更少的量子位和测量。改变用于上下文校正的量子位的数量调整近似的质量。我们在小分子的锥形哈密顿量上模拟CS-VQE，发现达到化学精度所需的量子比特数可以减少两倍以上。计算上下文校正所需的项的数量可以减少十倍以上，而不使用其他测量减少方案。这表明CS-VQE是一种很有前途的方法，用于噪声中等规模量子器件的本征值计算。
2021-05-12 quant-ph
Excited state calculations using variational quantum eigensolver with spin-restricted ansätze and automatically-adjusted constraints
在Frank-Condon（FC）和圆锥相交（CI）等关键几何结构下的基态和激发态计算对于理解量子物理性质是必不可少的。为了在有噪声的中间尺度量子器件上计算这些几何形状，我们提出了一种策略，该策略结合了化学启发的自旋限制分析和一种新的激发态计算方法，称为自动调整约束下的变分量子本征求解器（VQE/AC）。不同于传统的激发态计算方法，称为变分量子紧缩，VQE/AC不需要预先确定的约束权重，并有可能描述光滑的势能面。为了验证这一策略，我们在完全活性空间自洽场（CASSCF）理论水平上对乙烯和酚蓝的FC和CI几何进行了激发态计算，发现即使在ibm_kawasaki装置上，能量误差也不超过2 kcal mol $^{-1}$.
2022-12-29 quant-ph
On the order problem in construction of unitary operators for the Variational Quantum Eigensolver
变分量子本征求解器（VQE）框架中的主要挑战之一是构造么正变换。用于$N$量子比特的幺正旋转的空间的维数是$4^N-1$，这使得生成元的多项式子集的选择呈指数困难的过程。此外，由于生成元的非交换性，它们的使用顺序强烈影响结果。在特定的生成器子集中选择最佳顺序需要测试组合的阶乘数。我们提出了一种基于李代数-李群连接和相应的闭包关系的方法，系统地消除了顺序问题。
2020-05-19 physics.chem-ph quant-ph
