Quantum Computing Beyond Ground State Electronic Structure: A Review of Progress Toward Quantum Chemistry Out of the Ground State
Brown University（布朗大学）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
本文综述了量子计算在非基态量子化学领域的发展，包括反应机制、反应动力学和有限温度量子化学，探讨了相关算法及挑战。
2025-09-24 physics.chem-ph quant-ph
A Full Quantum Eigensolver for Quantum Chemistry Simulations
量子化学的量子模拟是量子计算最引人注目的应用之一。它在材料科学、生物化学和凝聚态物理等领域特别重要。在这里，我们提出了一个完整的量子本征解算器（QUE）算法计算分子的基态能量和电子结构使用量子梯度下降。与现有的经典-量子混合方法如变分量子本征求解器（VQE）相比，该方法去除了经典优化器，在量子计算机上进行计算，具有更快的收敛速度.梯度下降迭代深度具有有利的复杂度，该复杂度在数学上取决于系统大小和精度的倒数。此外，利用微扰理论计算中间矩阵元，可以进一步简化微扰方程，得到满足化学应用要求的精度结果。完整的量子本征解算器可以在近期量子计算机上实现。随着量子计算硬件的快速发展，量子计算环境为解决量子化学问题提供了一种高效而强大的工具。
2020-02-22 quant-ph
Quantum computing hardware in the cloud: Should a computational chemist care?
在过去的十年中，基于各种物理系统的量子计算硬件的实验实现取得了很大进展。快速的进步是因为人们相信，足够强大的量子机器将在包括化学研究在内的许多领域带来巨大的计算优势。一台能够模拟复杂分子电子结构的量子计算机将改变新药物和新材料设计的游戏规则。鉴于这项技术的潜在影响，化学界需要跟上最新的发展，并参与量子原型的实验。为了促进这一点，我们在这里回顾了通过云服务向公众提供的量子计算硬件类型。我们专注于三种架构，即超导体，囚禁离子和半导体。对于每一个，我们总结了基本的物理操作，要求和性能。我们讨论在何种程度上每个系统已被用于分子化学问题，并强调最紧迫的硬件问题，以解决化学相关的量子优势，最终出现。
2021-05-31 quant-ph
Differentiable quantum computational chemistry with PennyLane
这项工作描述了PennyLane中所有量子化学功能的理论基础，PennyLane是一个专门研究量子可微编程的量子计算软件库。我们提供了量子化学基本概念的概述，包括Hartree-Fock方法的基本原理。PennyLane的一个旗舰功能是可微Hartree-Fock求解器，允许用户计算分子哈密顿相对于核坐标和基组参数的精确梯度。PennyLane为量子化学提供专门的操作，包括作为Givens旋转的激发门和量子化学电路的模板。此外，内置的模拟器利用稀疏矩阵技术来表示分子哈密顿量，从而实现量子化学应用的快速模拟。结合PennyLane现有的构建、优化和执行电路的方法，这些方法允许用户实现量子化学的各种量子算法。我们讨论了如何PennyLane可以用来实现变分算法计算基态能量，激发态能量和能量导数，所有这些都可以区分相对于电路和哈密顿参数。我们提供了一个示例工作流程，描述了如何联合优化量子化学算法的电路参数、核坐标和基组参数。我们讨论了通过使用对称性来减少量子位数的功能，并解释了如何使用PennyLane来估计实现几种量子算法所需的量子资源。通过结合量子计算，计算化学和机器学习的见解，PennyLane是第一个可微量子计算化学库。
2023-01-05 quant-ph
Simulating quantum chemistry in the seniority-zero space on qubit-based quantum computers
精确的量子化学模拟仍然具有挑战性的经典计算机上的问题，工业相关的规模和有理由希望，量子计算可能有助于推动什么是技术上可行的边界。虽然变分量子本征求解器（VQE）算法已经可以将有噪声的中间尺度量子（NISQ）设备变成有用的机器，但人们必须尽一切努力尽可能有效地使用稀缺的量子资源。我们结合了所谓的资深零，或配对电子，近似计算量子化学与技术模拟分子化学门为基础的量子计算机，并获得一个非常资源有效的量子模拟算法。虽然通过配对电子近似失去了一些准确性，但我们表明，使用释放的量子资源来增加基组可以导致更准确的结果，并将所需的量子计算运行次数减少几个数量级，已经用于像氢化锂这样的简单系统。我们还讨论了一个错误缓解计划的基础上后选择，显示出一个有吸引力的缩放时，考虑给定的哈密顿格式，增加其NISQ实现的可行性。
2020-11-30 quant-ph
Quantum Advantage in Computational Chemistry?
本文通过扩展比较框架评估量子计算何时能在计算化学中取得优势，发现经典方法在未来数十年内多数情况下仍占优，但量子相位估计有望在十年内超越中小型分子的高精度方法，并在条件有利时于十五到二十年内超越部分较低精度方法。
2025-08-28 quant-ph
Pushing the Limits of Quantum Computing for Simulating PFAS Chemistry
本文构建集成HPC模拟器与IonQ Aria囚禁离子量子计算机的端到端VQE流水线，模拟PFAS中TFA的碳—氟键断裂，11量子比特模型达到毫Hartree精度。
2023-11-02 cs.CE quant-ph
Quantum chemistry calculations on a trapped-ion quantum simulator
量子-经典混合算法是量子信息处理器在从化学到物理和材料科学的广泛领域中的近期实际应用的有希望的候选者。我们报告这样的算法来解决量子化学问题的实验实施，使用基于捕获离子的数字量子模拟器。具体来说，我们实现了变分量子本征求解器算法来计算两个简单分子的分子基态能量，并通过实验证明和比较了使用多达四个量子比特的不同编码方法。此外，我们还讨论了测量噪声的影响以及缓解策略，并指出了专注于达到化学准确性的自适应实现的潜力，这可以作为多量子比特量子模拟器的跨平台基准。
2018-08-01 quant-ph
The emerging commercial landscape of quantum computing
量子计算技术正在进步，可解决问题的类别正在扩大。随着新企业和政府支持的合作伙伴关系的出现，这些趋势将有助于降低采用新技术的障碍，并在不确定的市场中提供稳定性。在此之前，量子计算为新兴市场的不同策略提供了一个令人兴奋的试验平台。
2022-02-10 physics.soc-ph quant-ph
Challenges in the simulation of enzymatic transition states with emerging multireference character
PexMachina Inc.（PexMachina公司）
研究酶促过渡态模拟中因多参考特征带来的挑战，提出专有PexMachina求解器，能在过渡态扫描中再现精确基态能量，解决了单参考方法在特定几何结构下难以达化学精度的问题。
2026-07-14 physics.chem-ph quant-ph
The PPP model - a minimal viable parametrisation of conjugated chemistry for modern computing applications
本文综述半经验PPP哈密顿量构建共轭π电子体系最小化学模型的能力、应用与局限，说明其在计算受限场景的价值、电子关联的影响及在高通量筛选等领域的应用，并推测其与量子计算结合的双向增益潜力。
2025-10-06 physics.chem-ph quant-ph
TFermion: A non-Clifford gate cost assessment library of quantum phase estimation algorithms for quantum chemistry
量子相位估计是用于量子化学的最有用的量子计算算法之一，并且因此，已经致力于设计有效的实现。在这篇文章中，我们介绍TFermion，一个库，旨在估计T门成本的算法，为任意分子。作为使用的例子，我们估计了几个简单分子的T门成本，并比较了相同的泰勒算法使用高斯和平面波的基础。
2022-07-13 quant-ph
Quantum computing for chemistry and physics applications from a Monte Carlo perspective
本文从Monte Carlo视角探讨了量子算法与Monte Carlo方法在物理和化学领域的交叉，分析了将量子Monte Carlo集成到量子算法中的挑战与机遇，并回顾了利用量子硬件加速经典统计模型采样的新思路。
2023-08-22 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el physics.chem-ph
The Basics of Quantum Computing for Chemists
本文回顾了量子信息与量子计算的基础知识及其在量子化学模拟中的应用，探讨了当前发展现状与挑战，旨在帮助化学学家理解这一新兴范式。
2022-03-30 physics.chem-ph quant-ph
Quantum-Inspired Ising Machines for Quantum Chemistry Calculations
Amirkabir University of Technology（阿米尔卡比尔理工大学）
本研究展示了一种量子启发算法，通过相干伊辛机和模拟分叉算法高效计算H₂和H₂O的电子能级图，显著提升计算速度。
2026-02-14 quant-ph
Ab Initio Polaritonic Chemistry on Diverse Quantum Computing Platforms: Qubit, Qudit, and Hybrid Qubit-Qumode Architectures
CNRS/Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Vrije Universiteit（自由大学）；Universiteit Leiden（莱顿大学）；Univ Montpellier, CNRS, ENSCM（蒙彼利埃大学）
本文探讨了在不同量子计算平台中实现极子化学计算的方法，发现混合量子比特-量子模态架构在资源效率和准确性方面表现最佳。
2025-06-18 quant-ph
ChemiQ: A Chemistry Simulator for Quantum Computer
量子计算是一种具有高处理速度的新型计算系统，有望解决许多领域的问题。在这些领域中，最直观的应用是帮助化学研究人员正确描述强关联和复杂系统，这是当前化学模拟面临的最大挑战。本文介绍了一个独立的化学量子模拟工具ChemiQ，该工具旨在帮助人们在真实或虚拟的量子计算机上进行化学研究或分子计算。在C++语言模块化编程思想的指导下，软件设计为一个没有第三方物理或化学应用程序包的全栈工具。它提供以下服务：可视化构建分子结构，快速模拟基态能量，按距离或角度扫描分子势能曲线，研究化学反应，分析后以图形方式返回计算结果。
2022-12-28 physics.chem-ph quant-ph
Quantum Measurement for Quantum Chemistry on a Quantum Computer
本综述探讨了量子化学中量子测量技术的最新进展，重点介绍了变分量子本征求解器（VQE）的测量策略、激发态估算及误差缓解方法，并展望了基于量子相位估计（QPE）的未来方案。
2025-05-29 quant-ph
Quantum algorithms for quantum chemistry and quantum materials science
当我们开始达到经典计算的极限时，量子计算已经成为一种吸引科学界想象力的技术。虽然多年来，执行量子算法的能力只是一种理论上的可能性，但硬件的最新进展意味着量子计算设备现在可以在有限的规模上进行量子计算。因此，评估量子计算机对实际问题的潜在影响现在是一种真正的可能性，并且在这个时候具有核心重要性。量子计算机最早和最引人注目的应用之一是费曼模拟具有多个自由度的量子系统的想法。这样的系统在化学、物理和材料科学中都可以找到。量子计算扩展经典计算的特定方式意味着人们不能期望量子计算机加速任意模拟，因此必须仔细识别可以实现量子优势的领域。在这篇综述中，我们简要地描述了在化学和材料科学，在电子结构，量子统计力学和量子动力学领域的中心问题，是潜在的兴趣在量子计算机上的解决方案。然后，我们详细介绍了基态，动力学和热态模拟量子算法的当前进展，并分析了它们的优缺点，以供未来发展。
2020-07-11 cond-mat.other physics.chem-ph quant-ph
Parallel iQCC Enables 200 Qubit Scale Quantum Chemistry on Accelerated Computing Platforms Surpassing Classical Benchmarks in Ruthenium Catalysts
OTI Lumionics Inc.（OTI Lumionics公司）
并行iQCC方法在200量子位规模上实现量子化学计算，超越经典基准，推动NISQ路线图的进展。
2026-03-09 physics.chem-ph quant-ph
Efficient Two-Electron Ansatz for Benchmarking Quantum Chemistry on a Quantum Computer
量子化学为近期的量子计算提供了关键的应用，但由于噪声的存在，这些应用变得非常复杂。在这项工作中，我们提出了一个有效的计算内的混合量子经典算法的双电子原子和分子的Ankaly。该模型利用了双电子系统的基本结构，并分别在量子计算机和经典计算机上处理非定域和定域自由度。这里的非局部自由度的比例线性相对于基础集的大小，给出了一个线性的ananimals只有$\mathcal{O}(1)$电路准备所需的减少状态层析成像。我们在两台公开的量子计算机上实现了这个基准测试，计算了${\rm H}_\textrm{2}^{}$和${\rm H}_\textrm{3}^+$的4-和6-量子位计算的精确解离曲线。
2020-04-21 quant-ph
Relativistic quantum chemistry on quantum computers
近年来，人们对应用量子计算解决量子化学问题产生了极大的兴趣。最近，甚至第一个原理验证实验实现已经报道。然而，到目前为止，只有非相对论性的制度（即薛定谔方程）已被探索，而众所周知，相对论效应在化学中可能是非常重要的。在这封信中，我们提出了第一个相对论计算分子能量的量子算法。我们展示了如何有效地解决本征问题的狄拉克-库仑哈密顿量的量子计算机上，并证明所提出的程序的功能，通过数值模拟计算的自旋轨道分裂的SbH分子。最后，我们提出了具有3个量子比特和9或10个hocT的量子线路，其实现了该分子的原理证明相对论量子化学计算，并且可能适合于实验实现。
2012-03-26 quant-ph
HIVQE: Handover Iterative Variational Quantum Eigensolver for Efficient Quantum Chemistry Calculations
本文提出混合量子-经典算法HiVQE，利用NISQ硬件探索电子构型并由经典计算机无噪声计算波函数，以高效、准确地处理多参考量子化学问题。
2025-03-16 quant-ph
Some Notes on Quantum Information Theory and Emerging Computing Technologies
它被认为是量子计算理论和一些未来信息技术的相互依赖。一些说明性和有用的例子进行了讨论。可逆计算从一开始就对量子计算机的设计产生了严重的影响，本文首先回顾了可逆计算。三值电路的一些应用也是很有启发性的，它可能在量子信息论中是有用的。
2015-03-24 cs.IT math.IT quant-ph
Experimental quantum computational chemistry with optimised unitary coupled cluster ansatz
本文通过优化酉耦合簇拟设并结合硬件增强与误差缓解技术，将VQE实验扩展到12量子比特，实现误差抑制约两个数量级，在H₂和LiH分子上达到化学精度，展示了可扩展电子结构计算的可行路径。
2024-06-17 quant-ph
Understanding polaritonic chemistry from ab initio quantum electrodynamics
在这篇综述中，我们提出的理论基础和第一性原理框架内描述量子电动力学（QED）在低能区的量子物质。对相互作用的光子、电子和原子核/离子进行严格和完全量子化的描述，从弱到强的光-物质耦合机制，对于详细了解极化激元化学和腔体材料工程的新兴领域至关重要。使用严格的第一原理避免了使用基于光、物质及其相互作用的现象学描述的近似模型所产生的歧义和问题。从基本的物理和数学原理出发，我们首先详细回顾了非相对论QED，它允许通过求解薛定谔方程来非微扰地研究极化子系统。由此产生的Pauli-Fierz量子场论是计算方法发展的基石，如量子电动力学密度泛函理论，QED耦合簇或腔玻恩-奥本海默分子动力学。这些方法平等对待光和物质，具有与计算化学和电子结构理论相同的准确性和可靠性。在概述了这些新的从头算QED方法背后的关键思想之后，我们解释了它们对于更好地理解光子引起的化学性质和反应的变化的好处。基于从头算QED方法获得的结果，我们确定了开放的理论问题，以及如何建立一个迄今为止缺失的极化激元化学的机制理解。最后，我们展望了极化激元化学和第一性原理QED的未来发展方向，并从理论和实验的角度解决了未来几年需要解决的开放性问题。
2022-11-08 quant-ph
A backend-agnostic, quantum-classical framework for simulations of chemistry in C++
本文提出XACC系统级量子计算框架，作为在异构量子-经典平台上开发化学应用的原型设计、开发和部署平台，并展示其实现的最先进化学算法及相关API。
2021-05-04 physics.chem-ph quant-ph
AEGISS -- Atomic orbital and Entropy-based Guided Inference for Space Selection -- A novel semi-automated active space selection workflow for quantum chemistry and quantum computing applications
Algorithmiq S.r.l.（Algorithmiq有限公司）；University of L’Aquila（拉奎拉大学）；Cleveland Clinic Research（克利夫兰诊所研究）；Case Western Reserve University（凯斯西储大学）；The Abdus Salam International Centre for Theoretical Physics (ICTP)（阿卜杜斯·萨拉姆理论物理国际中心（ICTP））
针对多参考量子化学计算中活性空间选择问题，提出受AVAS和AutoCAS启发的新方法，结合轨道熵分析与原子轨道投影构建活性空间，经验证适用于经典和量子计算框架，还开发出便于使用且可对接多种应用的软件包。
2026-07-16 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Universal quantum circuits for quantum chemistry
用于量子计算的通用门集合已经被知道了几十年，但是还没有提出用于粒子守恒幺正的通用门集合，这是量子化学中感兴趣的操作。在这项工作中，我们表明，受控的单激发门的吉文斯旋转的形式是普遍的粒子守恒幺正。单激发门描述了由状态$|01\rangle, |10\rangle$跨越的双量子比特子空间上的任意$U(2)$旋转，同时保持其他状态不变-这种变换类似于双轨量子比特上的单量子比特旋转。证明是构造性的，因此我们的结果也提供了一个明确的方法来编译任意的粒子守恒幺正。此外，我们描述了一种方法，使用受控的单激发门，准备一个固定数量的粒子的任意状态。我们推导出吉文斯旋转以及分解成单量子比特和CNOT门的解析梯度公式。我们的研究结果为量子计算化学提供了一个统一的框架，其中每个算法都是由相同的通用成分构建的独特配方：Givens旋转。
2022-06-10 quant-ph
Scalable parallel simulation of quantum circuits on CPU and GPU systems
本研究为Q$^2$Chemistry量子电路模拟器提出CPU/GPU并行化方案，通过批量缓冲、依赖感知门收缩和多门并行显著提速，并优于现有开源模拟器。
2025-09-08 quant-ph
Tangelo: An Open-source Python Package for End-to-end Chemistry Workflows on Quantum Computers
Tangelo [link：https：//github.com/goodchemistryco/Tangelo]是一个开源的Python软件包，用于在量子计算机上开发端到端的化学工作流，在Apache 2.0许可下发布。它旨在支持量子硬件上成功实验的设计，并促进量子算法开发的进步。该软件通过组装可重复使用的构建块和算法来快速探索不同的方法，并灵活地让用户介绍自己的方法。Tangelo是后端不可知的，可以在各种后端（Braket，Qiskit，Qulacs，Azure Quantum，QDK，Cirq...）之间切换。在代码中进行最小的更改。该软件包可用于探索量子计算应用，如开壳系统，激发态，或更多的工业相关系统，通过利用问题分解的规模。本文概述了Tangelo的设计选择、理念和主要功能。
2022-06-24 quant-ph
Analog quantum chemistry simulation
高精度计算分子的电子结构是量子化学领域的一个核心挑战。尽管近似方法取得了巨大的成功，但用传统计算机精确地解决这个问题仍然是一项艰巨的任务。这引发了一些理论和实验上的努力，使用量子计算机来解决化学问题，并以数字方式完成了第一次原理证明。数字方法的一个有吸引力的替代方案是模拟量子模拟，它不需要可扩展的量子计算机，并且已经成功地应用于凝聚态物理问题。然而，所有可用或计划的设置都不能用于量子化学问题，因为不知道如何设计所需的库仑相互作用。在这里，我们提出了一种新的方法来模拟量子化学问题的模拟方式。我们的方法依赖于两种技术的精心组合：光晶格中的超冷原子和腔QED。在该模拟器中，在光学势中跳跃的费米子原子扮演电子的角色，附加的光学势提供核吸引力，而在莫特绝缘体上的单个自旋激发借助于腔模介导电子库仑排斥.我们还提供了模拟器的操作条件，并用一个简单的分子对其进行基准测试。我们的工作开辟了有效地计算电子结构的分子模拟量子模拟的可能性。
2020-10-17 cond-mat.quant-gas quant-ph
Benchmarking Quantum Chemistry Computations with Variational, Imaginary Time Evolution, and Krylov Space Solver Algorithms
噪声中尺度量子（NISQ）计算的快速发展强调了测试和评估新设备和应用的必要性。量子化学是这些器件的关键应用领域，因此是当前和未来量子计算机性能的重要基准。在这一领域的以前的基准集中在变分方法计算各种分子的基态和激发态，包括基准测试套件集中在计算基态的性能为碱金属下的一系列的错误缓解方法。在这里，我们概述了最先进的方法，以达到化学准确性的混合量子经典电子结构计算碱金属氢化物分子的NISQ设备从IBM。我们演示了如何扩大范围的变分特征值求解器与新的对称性保持Ansätze。接下来，我们将概述如何使用量子虚时间演化和Lanczos作为变分技术的补充方法，突出每种方法的优点。最后，我们展示了一种新的误差缓解方法，它使用系统误差消除通过隐藏的逆门结构，提高了典型的变分算法的性能。这些结果表明，电子结构计算已经迅速发展，从几年前在量子计算机上开始，简单分子的常规化学准确性，并且随着NISQ设备的功率增长，它们指向更大分子的进一步快速进展。
2021-02-16 physics.chem-ph quant-ph
Spin-Based Quantum Computers made by Chemistry: Hows and Whys
这篇介绍性的评论讨论了试图从基于自旋的量子比特构建量子信息处理系统（如量子计算机）所面临的主要问题。我们强调使用化学方法的“自下而上”的尝试。解释了量子计算的基本原理，以及量子位和它们在物理自旋量子位方面的相互作用的描述。要克服的主要问题是退相干-这是如何工作的描述，以及如何抑制贡献的自旋浴和振荡器浴环境，并从偶极相互作用。最后，我们讨论了利用磁性分子和磁性离子制造基于化学的自旋量子比特的各种策略。
2008-10-23 cond-mat.str-el quant-ph
Grid-based methods for chemistry simulations on a quantum computer
首先，基于网格的化学建模方法是量子计算机的自然和优雅的适合。然而，使用今天的量子原型来探索这种方法的力量是不可行的，因为它需要大量近乎完美的量子位。在这里，我们采用了精确仿真的量子计算机，最多可达36个量子位，以执行深度但节省资源的算法，用单个和成对的粒子模拟2D和3D原子。一系列的任务进行了探讨，从基态准备和能量估计的动态散射和电离，我们评估各种方法内的分裂算子QFT（SO-QFT）哈密顿模拟范例，包括协议先前所描述的理论论文，以及我们自己的新技术。虽然我们确定了某些限制和警告，一般情况下，基于网格的方法被发现执行得很好，我们的结果是一致的，认为第一个量化的范例将占主导地位，从早期的容错量子计算时代向前。
2023-03-08 quant-ph
End-to-End Quantum Simulation of a Chemical System
本文提出融合HPC、逻辑量子比特量子计算与AI经典影子测量的端到端混合工作流，用于识别强相关催化反应构型并估算活性位点基态能量，验证可测量量子优势的可行性。
2024-09-09 quant-ph
Measurements as a roadblock to near-term practical quantum advantage in chemistry: resource analysis
量子计算设备的最新进展引起了人们对混合量子经典算法的关注，如变分量子本征求解器（VQE），作为化学中实用量子优势的潜在途径。然而，目前还不清楚，即使在没有设备错误的情况下，这样的算法是否可以实际上实现量子优势的系统的实际利益。我们已经进行了详尽的分析，以估计使用VQE计算小有机分子和相关系统的燃烧能所需的量子位数和测量次数，以达到实验值的化学准确度。我们考虑几个关键的现代改进VQE，包括低秩因子分解的哈密顿量。我们的研究结果表明，虽然这些技术是有用的，他们将不足以实现实际的量子计算优势，我们的分子集，或类似的分子。这表明，可能需要利用量子相干性的算子估计的新方法，例如增强的Likestive函数[arxiv：2006.09350，arxiv：2006.09349]。
2022-08-26 quant-ph
Towards Efficient Quantum Computing for Quantum Chemistry: Reducing Circuit Complexity with Transcorrelated and Adaptive Ansatz Techniques
本研究针对近期量子计算机受噪声限制的问题，提出将transcorrelated方法与自适应量子拟设结合的TC-AVQITE方法，可降低线路深度、提升抗噪性，在H₄等分子的基态能量计算中得到接近完全基组极限的准确结果。
2024-04-17 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Symmetry Dilemmas in Quantum Computing for Chemistry: A Comprehensive Analysis
Emory University（埃默里大学）
本文分析了量子化学中对称性适应与通用性之间的矛盾，通过理论和数值模拟探讨了不同操作池对称性要求与通用性之间的平衡。
2025-12-13 physics.chem-ph quant-ph
Emerging Personas and Tools for Hybrid Quantum-HPC Systems
IBM（国际商业机器公司）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）
本文针对以量子为中心的超级计算（QCSC）场景，识别并分析6种相关角色及其数据需求，为该领域未来讨论提供基础。
2026-09-02 quant-ph
Quantum Information reveals that orbital-wise correlation is essentially classical in Natural Orbitals
本文利用Shannon与von Neumann熵及经典、量子信息论分析分子波函数，发现以自然轨道为参考时经典与量子互信息差异缩小约100倍，表明按轨道相关性主要是经典的，可简化量子化学计算。
2024-04-22 quant-ph
Integrated Software/Hardware Execution Models for High-Accuracy Methods in Chemistry
本研究针对量子化学高精度方法的计算资源优化问题，提出结合Micron CXL硬件与AQE云计算的混合DMRG-DUCC工作流方案，并验证了ExaChem套件在原型系统上的性能。
2025-09-15 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Prospects of Quantum Computing for Molecular Sciences
分子科学由电子、原子核及其与电磁场的相互作用的动力学支配。对这些过程的可靠的物理化学理解对于具有经济价值的化学品和材料的设计和合成至关重要。虽然这个领域的一些问题已经被经典力学充分地解决了，但是许多问题需要明确的量子力学描述。这样的量子问题所代表的指数波函数应该自然受益于量子计算的数量逻辑量子比特，规模只与系统的大小线性。从这个角度来看，我们关注的是量子计算解决分子科学中相关问题的潜力--分子物理学、化学、生物化学和材料科学。
2021-05-17 quant-ph
The Great Chicken-and-Egg of Chemistry: Bonding vs. Stability Revisited
Mount Saint Vincent University（圣文森特山大学）；Saint Mary's University（圣玛丽大学）；Dalhousie University（达尔豪斯大学）；Université Laval（拉瓦尔大学）
本文重新审视化学键的概念，指出其并非基本物理实体，而是从量子态衍生出的描述符，探讨键合与稳定性的逻辑关系及化学的自主性。
2026-04-29 physics.chem-ph quant-ph
Utility-scale quantum computational chemistry
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
本文探讨量子计算在大规模应用中的潜力，强调算法需支持高效整合量子加速计算至高通量流程，以实现实际社会价值。
2026-03-19 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Truncated Variational Hamiltonian Ansatz: efficient quantum circuit design for quantum chemistry and material science
本文提出截断变分哈密顿量拟设（tVHA），利用绝热定理原理设计高效量子电路，减少参数和电路规模，在变分量子本征求解器中比UCC和HEA更易收敛，适用于量子化学弱/强关联体系及活性空间计算，并有望推广至材料科学。
2025-05-26 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
QDK/Chemistry: A Modular Toolkit for Quantum Chemistry Applications
Microsoft Quantum（微软量子）
QDK/Chemistry提供模块化架构，整合量子与经典计算，支持跨来源方法组合，助力可重复量子化学实验
2026-01-21 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
The radical-pair mechanism as a paradigm for the emerging science of quantum biology
自由基对机制是在20世纪60年代引入的，用于解释有机分子化学反应中巨大的EPR和NMR信号。它已经发展成为自旋化学的基石，研究电子和核自旋对化学反应的影响，鸟类磁罗盘机制和光合反应中心动力学是这种影响的突出生物物理表现。近年来，自由基对机制被证明是一个理想的生物系统，量子信息科学的概念工具可以卓有成效地应用。我们将在这里回顾最近的工作，证明自由基对机制确实是量子生物学新兴领域的主要驱动力。
2016-01-01 physics.atom-ph physics.bio-ph physics.chem-ph
MiqroForge: An Intelligent Workflow Platform for Quantum-Enhanced Computational Chemistry
本文提出智能跨尺度平台MiqroForge，通过集成量子计算能力，结合AI驱动的动态资源调度与可视化界面，降低入门门槛并优化计算效率，促进经典与量子计算领域的协作。
2025-08-11 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
On the Role of Quantum Computing in Science and Cybersecurity
在本文中，我们研究了量子计算的最新技术，并分析了其在科学计算和网络安全中的潜在影响。此外，还提供了对所列计算形式的机制的非技术性描述，以教育读者更好地理解所提供的论点。这项研究的目的不仅是提高人们对这种无知技术的认识，而且还可以为任何希望研究量子计算在金融、化学和数据科学等领域的其他应用的个人提供一般参考指南。最后，在讨论部分提供了一个受过教育的论点，讨论了这种形式的计算在主要领域的影响。
2021-05-07 physics.pop-ph quant-ph
Disorder enhanced vibrational entanglement and dynamics in polaritonic chemistry
已证明将分子系综集体耦合到腔体以修改类似于催化的化学反应。从理论上理解这一实验发现仍然是一个重要的挑战。特别是量子效应在这样的设置中的作用是一个基本的和实际的兴趣的开放问题。理论描述往往忽略了原子核自由度和电子光子自由度之间的量子纠缠，例如~通过计算狂欢节的动力学在这里，我们发现，在非相干光激发后，无序可以强烈地增强这种纠缠在短时间尺度上的建立。我们发现，这可以有直接的后果反应坐标动力学。我们分析这种现象在一个无序的Holstein-Tavis-Cummings模型，一个最小的玩具模型，包括所有的基本自由度。使用基于矩阵乘积态的数值技术，我们模拟了100多个分子的精确量子动力学。我们的研究结果突出了超越玻恩-奥本海默理论在极化激元化学中的重要性。
2021-11-16 physics.chem-ph quant-ph
Quantum Eigenvector Continuation for Chemistry Applications
本文提出用量子本征向量延拓方法，利用少数本征态作为基底快速构建分子势能面，在多种分子上验证了其高效性，可显著节省量子计算资源。
2023-09-25 physics.chem-ph quant-ph
Ab Initio Transcorrelated Method enabling accurate Quantum Chemistry on near-term Quantum Hardware
针对近期量子硬件资源有限的问题，提出基于跨相关方法的显式关联拟设，将波函数关联直接转移至哈密顿量，可使用更少量子比特在噪声器件上实现高精度量子化学计算。
2024-04-17 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Gate count estimates for performing quantum chemistry on small quantum computers
随着量子计算技术的改进以及具有N > 100个量子比特的小但非平凡数量的量子计算机在不久的将来似乎是可行的，小型量子计算机的可能应用的问题变得重要。一个经常提到的应用是费曼最初提出的模拟量子系统的建议，特别是分子和材料的电子结构。在本文中，我们分析了在量子计算机上执行量子化学的标准算法之一的计算要求。我们关注的是找到一个分子的基态所需的量子资源，这个分子是当前经典计算机所能精确求解的分子的两倍。我们发现，虽然这样的问题需要在当前技术的量子位的数量上增加大约10倍，但可以相干执行的门的数量所需的增加要大很多个数量级。这表明，要使量子计算对量子化学问题有用，需要对算法进行大幅改进。
2014-07-11 physics.chem-ph quant-ph
