Statistical phase estimation and error mitigation on a superconducting quantum processor
本研究在Rigetti超导量子处理器上实现统计相位估计，结合变分编译与多种误差缓解策略，提出能量估算新方法，将精度提升1-2个数量级，可在化学精度内估算小分子能量，验证了其在早期容错设备上的应用潜力。
2023-04-11 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
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
Benchmarking Noisy Intermediate Scale Quantum Error Mitigation Strategies for Ground State Preparation of the HCl Molecule
本文针对HCl分子基态制备，将量子比特缩减与上下文子空间VQE技术结合多种纠错策略，在8个27-qubit IBM Falcon量子处理器上进行了基准测试，旨在突破现有含噪量子硬件的化学精度限制。
2023-03-02 quant-ph
Optimizing Subspace Expansion in Quantum Chemistry through Operator Selection and Reference State Choice
Institute of Engineering Thermodynamics, German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心工程热力学研究所）；Helmholtz Institute Ulm（乌尔姆亥姆霍兹研究所）；HQS Quantum Simulations GmbH（HQS量子模拟有限公司）；University of Ulm（乌尔姆大学）
本研究针对H₂解离问题优化虚拟量子子空间扩展（VQSE），明确参考态与FCI波函数的重叠度、算子池表达能力的协同影响，通过算子与正则化实现化学精度，为VQSE实用部署提供协同设计依据。
2026-08-18 physics.chem-ph quant-ph
Multiconfigurational quantum chemistry: The CASPT2 method
本章阐述CASPT2方法理论及其多态扩展，涵盖参考哈密顿量、入侵态问题及移位技术，并综述基准评估与未来发展方向。
2023-05-11 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Quantum Computing and Error Mitigation with Deep Learning for Frenkel Excitons
University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；IBM Research Almaden Lab（IBM阿尔马登研究中心）；Materials Research Laboratory, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校材料研究实验室）；National Center for Supercomputing Applications, University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校国家超级计算应用中心）
本文利用变分量子 deflate 方法计算弗伦克尔哈密顿量本征态，并结合深度学习与后选择技术缓解 NISQ 量子计算机噪声误差，验证了方法的有效性。
2026-03-25 cond-mat.mtrl-sci 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
Analysis of The Tailored Coupled-Cluster Method in Quantum Chemistry
在量子化学中，最重要的挑战之一是在玻恩-奥本海默近似下求解分子的电子薛定谔方程时的静态关联问题。本文分析了一种处理具有静态关联的分子电子结构问题的独特而有前途的方法--耦合团簇剪裁方法。TCC方法将单参考耦合簇（CC）方法与覆盖静态相关性的所考虑的希尔伯特空间的子空间[完全活动空间（CAS）]中的近似参考计算相结合。引入了单粒子谱隙假设，将CAS与剩余的希尔伯特空间分开。这取代了标准单参考量子化学中通常遇到的最高占据分子轨道和最低未占据分子轨道之间不存在或几乎不存在的间隙。分析涵盖，特别是，CC方法量身定制的张量网络状态（TNS-TCC方法）。该问题是制定在一个非线性泛函分析框架，并在一定的条件下，如上述差距，局部唯一性和存在性证明使用Zarantonello引理。从Aubin-Nitsche对偶方法出发，导出了适用于TNS-TCC方法的二次误差界，例如，线性张量网络TCC格式的密度矩阵重整化群方法。
2019-10-13 cond-mat.str-el cs.NA math.NA
Quantifying the effect of gate errors on variational quantum eigensolvers for quantum chemistry
本研究通过密度矩阵模拟量化了变分量子本征求解器可容忍的去极化门误差，发现实现化学精度所需的门误差概率随系统规模和噪声双量子比特门数量增加而降低，表明需大幅降低门误差才能实现量子优势。
2024-02-13 quant-ph
Quantum error mitigation using energy sampling and extrapolation enhanced Clifford data regression
University of Copenhagen（哥本哈根大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；University of Southampton（南安普顿大学）
本研究通过能量采样和非Clifford外推改进Clifford数据回归，提升量子化学模拟中噪声缓解效果。
2026-02-25 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
SQD-Agent: LLM-driven agentic framework for Quantum Chemistry workflows
Indian Institute of Technology Delhi（德里印度理工学院）；IBM Quantum, IBM Research（IBM量子，IBM研究院）
SQD-Agent是一个基于LLM的智能体框架，将自然语言意图转化为量子化学工作流，自动化SQD算法流程，降低专业门槛，支持模块化集成和错误缓解分析。
2026-10-15 cs.MA quant-ph
Experimental error mitigation using linear rescaling for variational quantum eigensolving with up to 20 qubits
量子计算机有可能帮助解决一系列物理和化学问题，但量子硬件中的噪声目前限制了我们从量子模拟算法的执行中获得准确结果的能力。已经提出了各种方法来减轻噪声对变分算法的影响，包括将噪声建模为可观测量的阻尼期望值的方法。在这项工作中，我们对各种方法进行了基准测试，包括这里提出的一种新方法。我们比较他们的表现，估计基态能量的几个实例的一维混合场伊辛模型使用变分量子本征解算器算法与两个IBM的量子计算机上的20个量子位。我们发现，几种错误缓解技术使我们能够将能量恢复到包含多达约25个反相层的电路的真实值的10%以内，其中每个层由所有相邻量子位之间的CNOT门和所有量子位上的Y旋转组成。
2021-11-17 quant-ph
Characterizing and mitigating coherent errors in a trapped ion quantum processor using hidden inverses
本文提出利用隐藏逆算符的相干噪声缓解技术，在离子阱量子处理器中表征并缓解噪声，通过模型拟合和损失景观构建，实现应用感知的硬件协同设计。
2023-05-08 quant-ph
Practicality of quantum adiabatic algorithm for chemistry applications
针对绝热态制备门数高且离散化导致升温的问题，本文采用无升温、低门数的随机精确绝热演化算法，并提出三种抗噪能量测量方法，在真实门噪声下于4量子比特分子上实现无需误差缓解的化学精度结果。
2024-07-13 quant-ph
Improving VQE Parameter Quality on Noisy Quantum Processors with Cost-Effective Readout Error Mitigation
本文研究误差缓解对 VQE 的影响，发现低成本 T-REx 技术使旧 5 量子比特设备在基态能量估计上比无缓解的先进 156 量子比特设备准确一个数量级，并证明优化后的变分参数是更可靠的 VQE 性能基准。
2025-08-20 quant-ph
Chemistry in Quantum Cavities: Exact Results, the Impact of Thermal Velocities and Modified Dissociation
近年来，光-物质相互作用领域的巨大进展揭示了即使在室温下，与光腔模式的强耦合也可以改变化学。尽管取得了这些令人印象深刻的进展，但腔体内化学的许多基本问题仍然没有得到解答。这也是由于缺乏可用于验证和基准近似方法的准确结果。在这项工作中，我们提供了这样的参考计算精确对角化的Pauli-Fierz哈密顿量在长波长的限制与有效腔模式。这使我们能够调查无处不在的Jaynes-Cummings模型的可靠性，不仅对电子，而且对振转跃迁的情况。我们展示了如何通常被忽视的带电分子系统的热速度可以影响化学性质，而离开光谱不变。此外，我们发现了新的束缚极化激元态的出现超出了离解能极限。
2020-05-19 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
PyCC: A Reference Quantum Chemistry Python Package for Education, Validation, and Rapid Prototyping
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Michigan State University（密歇根州立大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of Texas at Dallas（德克萨斯大学达拉斯分校）
PyCC 是一个开源的量子化学 Python 参考包，支持耦合簇等方法，提供验证、教育和快速原型开发功能，并具备广泛的分子性质计算能力。
2026-10-06 physics.chem-ph quant-ph
A real neural network state for quantum chemistry
利用限制玻尔兹曼机（RBM）成功地求解了多电子Schr $\ddot{\text{o}}$ dinger方程。在这项工作中，我们提出了一个单层全连接的神经网络改编自RBM和应用它来研究从头算量子化学问题。我们的贡献是双重的：1）我们的神经网络只使用实数来表示真实的电子波函数，而我们对各种原型分子获得了与RBM相当的精度; 2）我们表明，Hartree-Fock参考态的知识可以用来系统地加速变分Monte Carlo算法的收敛，以及提高最终能量的精度。
2023-01-10 quant-ph
Neural Error Mitigation of Near-Term Quantum Simulations
QB Information Technologies (1QBit)（1QB信息技术公司（1QBit））；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（圆周理论物理研究所）；Vector Institute（向量研究所）；Institute for Quantum Computing, University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所）
近期量子计算机为寻找量子系统的基态提供了一个很有前途的平台，这是物理、化学和材料科学的一项重要任务。然而，短期方法受到噪声影响以及短期量子硬件资源有限的限制。我们介绍了“神经误差缓解”，它使用神经网络，以提高估计的基态和基态观测值获得使用近期量子模拟。为了证明我们的方法的广泛适用性，我们采用神经误差缓解找到基态的H $_2$和LiH分子哈密顿，以及晶格Schwinger模型，通过变分量子本征求解器（VQE）。我们的研究结果表明，神经误差缓解改善了数值和实验VQE计算，以产生低能量误差，高精度和更复杂的观测值，如序参量和纠缠熵的准确估计，而不需要额外的量子资源。此外，神经误差缓解对于所使用的量子态准备算法、其上实现的量子硬件以及影响实验的特定噪声信道是不可知的，这有助于其作为量子模拟的工具的多功能性。
2023-01-30 cs.AI cs.LG 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
Efficacy of virtual purification-based error mitigation on quantum metrology
该研究针对量子计量中未知噪声导致估计偏差的问题，探究了VPEM误差缓解方法的适用条件，明确了态本征矢与理想探针的接近程度、参数参考点对偏差缓解效果的影响，并通过相位估计场景的数值实验验证了结论。
2023-12-18 quant-ph
Improved accuracy on noisy devices by non-unitary Variational Quantum Eigensolver for chemistry applications
本文提出了一种改进的量子计算机电子结构优化的变分量子本征求解器算法，称为非幺正变分量子本征求解器（nu-VQE）。在本工作中，我们使用Jastrow因子作为非幺正算符，该因子是从经典的量子蒙特卡罗方法中得到的，用于模拟强关联电子。该方法适用于原型分子哈密顿，我们获得准确的基态能量与浅电路，在成本增加的测量数量。最后，我们还表明，这种方法实现了一个重要的错误缓解效果，大大提高了质量的VQE优化的结果在今天的嘈杂的量子计算机。在电路深度相同的情况下，我们的方案中计算的能量的绝对误差比使用传统VQE方法的相应结果小一个数量级。
2021-01-22 physics.chem-ph quant-ph
Efficient and Noise Resilient Measurements for Quantum Chemistry on Near-Term Quantum Computers
变分算法是利用近期量子器件模拟分子系统电子态的一种很有前途的范例。然而，以前的测量所需时间的界限表明，这些技术的应用，以较大的分子可能是不可行的。我们提出了一种基于双电子积分张量的低秩因式分解的测量策略。我们的方法提供了一个立方减少在现有的国家的最先进的术语分组，并使测量时间三个数量级小于我们考虑的最大的系统通常参考的界限所建议的。虽然我们的技术需要在测量之前执行线性深度电路，但通过消除与在存在测量误差的情况下对非局部Jordan-Wigner变换算子进行采样相关的挑战来补偿，同时基于有效的后选择实现强大的误差缓解形式。我们用强关联电子系统的基态能量的噪声量子线路模拟数值表征了这些好处。
2020-06-26 physics.chem-ph quant-ph
Twenty Years of Auxiliary-Field Quantum Monte Carlo in Quantum Chemistry: An Overview and Assessment on Main Group Chemistry and Bond-Breaking
在这项工作中，我们提出了一个概述的无相位的空间场量子蒙特卡罗（ph- AFQMC）方法从计算量子化学的角度来看，并提出了一个数值评估其性能的主族化学和键断裂问题，共1004相对能量。虽然我们的基准研究是有限的，我们建议使用ph-AFQMC的一般主族化学应用。对于单行列式波函数定性准确的系统，我们期望ph-AFQMC结合单行列式试验波函数的准确性介于具有单重和双重的耦合簇（CCSD）和具有微扰三重的CCSD（T）之间。对于这些应用，当运行标准CCSD（T）太昂贵时，ph-AFQMC应该是一种选择。对于需要多参考（MR）波函数以获得定性精度的系统，ph-AFQMC比MR微扰理论方法精确得多，并且与MR组态相互作用（MRCI）方法具有竞争力。由于ph-AFQMC的计算效率相比，MRCI，我们建议ph-AFQMC作为一种方法的选择处理MR问题的动态相关性。最后，我们讨论了未来发展的ph-AFQMC方法的重要方向。
2022-09-27 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Resource Efficient Chemistry on Quantum Computers with the Variational Quantum Eigensolver and The Double Unitary Coupled-Cluster approach
应用量子模拟算法获得有噪声的中间尺度量子（NISQ）器件上分子的电子能量，需要仔细考虑描述复杂电子相关效应的资源。在模拟二次量子化问题时，面临的最大挑战是量子比特的数量与分子基的大小呈线性关系。这对化学过程的量子模拟中所包括的基组的大小和相关电子的数量造成了显著的限制。为了解决这个问题，并使NISQ计算机上更逼真的模拟，我们采用了双酉耦合簇（DUCC）的方法，有效地向下折叠相关效应到减小尺寸的轨道空间，通常被称为活动空间。利用下折技术，我们证明了适当构造的有效哈密顿量可以在小尺寸的活动空间中捕获整个轨道空间的效果。将下折预处理技术与变分量子本征求解器相结合，利用DUCC约化的活性空间，在cc-pVTZ基下求解了$\text{H}_2$和$\text{Li}_2$的基态能量.我们将这些结果与全组态相互作用和高级别耦合簇参考计算进行比较。
2020-04-16 physics.comp-ph quant-ph
A Practical Introduction to VQE: Methods, Challenges, and Applications in Physics and Chemistry
Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM（弗劳恩霍夫材料力学研究所）；Institute of Quantum Technologies, German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心量子技术研究所）；Institute of Engineering Thermodynamics, German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心工程热力学研究所）；Helmholtz Institute Ulm（乌尔姆赫尔霍兹研究所）；Freiburger Materialforschungszentrum, Universität Freiburg（弗赖堡大学弗赖堡材料研究中心）；Department of Physics, Ulm University（乌尔姆大学物理系）
本文系统介绍VQE的算法组件、实际性能影响因素及常见挑战，为物理和化学领域研究者提供实用入门指南。
2026-10-09 cond-mat.str-el quant-ph
Analytical Nuclear Gradients and Hessians on Quantum Hardware via Orbital-Optimized VQE with Error Mitigation
University of Copenhagen（哥本哈根大学）；University of Southampton（南安普顿大学）；Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）
本研究提出结合轨道优化与线性响应理论的方法，在量子硬件上实现核梯度与 Hessian 矩阵的解析计算，通过误差缓解方案校正期望值，经氢、水分子验证，明确误差来源并指明改进方向。
2026-08-11 physics.chem-ph quant-ph
Clapton: Clifford-Assisted Problem Transformation for Error Mitigation in Variational Quantum Algorithms
针对NISQ设备误差影响变分量子算法精度的问题，提出Clapton框架，通过Clifford辅助的哈密顿量变换缓解噪声影响，在多类科学应用中实现初始化性能显著提升。
2024-06-22 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
Understanding and mitigating noise in molecular quantum linear response for spectroscopic properties on quantum computers
该研究系统分析了量子线性响应理论在量子硬件上计算光谱性质时的噪声来源，提出基于拟设的误差缓解方法和泡利节省策略，并通过最高cc-pVTZ基组的硬件实验验证了其达到经典多组态方法精度的可行性，同时指出硬件错误率与测量速度仍需大幅提升。
2024-08-17 physics.chem-ph physics.comp-ph 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
Efficient quantum circuits for quantum computational chemistry
采用变分量子本征求解器（VQE）的分子量子模拟依赖于近似于分子基态的基态。这些量子态通常由参数化的费米子激发算符和初始参考态定义。有效的方法来执行费米子激发是至关重要的噪声中等规模量子计算机上实现的VQE。在这里，我们解决这个问题，首先演示电路，执行量子位激发，激发不占费米反对易关系。然后，我们扩展这些电路的功能，以执行费米激发。与标准使用“$CNOT$阶梯”构造的电路相比，我们的电路提供了$CNOT$门的数量的线性减少，每个单激励和双激励分别为$2$和$8$的因子。我们的结果降低了量子分子模拟的近期实现的要求。
2020-11-05 quant-ph
Purification-based quantum error mitigation of pair-correlated electron simulations
本研究在超导量子处理器20个量子比特上验证基于纯化的量子错误缓解策略，在seniority-zero电子配对子空间模拟中实现一到两个数量级的错误降低，实现了迄今最大规模的关联化学变分算法，并指出超经典模拟仍需硬件大幅提升。
2022-10-19 quant-ph
Crosstalk-Based Parameterized Quantum Circuit Approximation
提出利用硬件串扰行为和串扰自适应调度对 VQA 的参数化拟设进行电路级近似优化，在真实硬件的两个量子化学基准上取得更优性能。
2023-05-15 quant-ph
Machine Learning for Practical Quantum Error Mitigation
IBM Quantum（IBM 量子）；IBM T.J. Watson Research Center（IBM T.J. Watson 研究中心）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本文提出ML-QEM方法，利用多种经典机器学习模型模拟量子错误缓解，在多达100量子比特的实验中于不损失精度的前提下大幅降低运行开销。
2024-11-22 cs.LG 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
Chemistry beyond the Hartree-Fock limit via quantum computed moments
量子计算机有望规避传统计算在解决困难分子问题方面的局限性。然而，量子逻辑错误在实际设备上的积累是一个重大挑战，特别是在追求需要包含动力学效应的化学准确性方面。在这项工作中，我们实现了氢链分子系统的量子计算矩（QCM）的方法，直到H $_6$。在超导量子处理器上，计算了Hartree-Fock态的哈密顿矩$\langle \mathcal{H}^p\rangle$，然后将其应用于Lanczos展开理论，确定了基态能量的估计，该估计结合了电子关联，明显改善了变分结果。原始QCM数据的后处理纯化通过Hartree-Fock变分极限将估计值调整到所研究的最大系统H $_6$的精确电子基态能量的99.9%以内。计算的解离曲线表明，该系统的精度约为10 mH，分子氢，H $_2$，在一定的键长范围内低至0.1 mH。在严格的精度要求的化学问题的背景下，这些结果提供了强有力的证据QCM方法的误差抑制能力，特别是当再加上后处理误差缓解。更加强调哈密顿量和经典预处理步骤的更有效表示可能使近期量子处理器上的更大系统的解决方案成为可能。
2021-11-15 physics.chem-ph quant-ph
Exact two-component Hamiltonians for relativistic quantum chemistry: Two-electron picture-change corrections made simple
基于自洽场（SCF）原子平均场（amf）量，我们提出了两种简单的、计算效率高且数值精确的矩阵代数方法来修正在精确双分量（X2 C）哈密顿框架下产生的标量-相对论性\textit{and}自旋轨道双电子像变效应（PCE）.这两种方法，被称为amfX 2C和e（扩展）amfX 2C，使我们能够独特地定制PCE校正平均场模型，$viz.$ Hartree-Fock或Kohn-Sham DFT，在后一种情况下，也避免了需要逐点计算交换相关PCE校正。我们评估这些PCE校正模型的旋量能量的组-18（闭壳层）和组-16（开壳层）双原子分子的数值性能，实现一致的$\approx\!10^{-5}$ Hartree精度相比，参考四组分数据。额外的测试包括SCF计算的分子特性，如绝对接触密度和接触密度的变化，在氟化铜化合物（CnF $_{n}$，n= 2，4，6），以及方程的运动耦合簇计算的X射线核心电离能的$5d$和$6d$含分子，我们观察到一个很好的协议与参考数据。总而言之，我们相信我们的（e）amfX 2C PCE校正模型是迈向通用和可靠的相对论双组分量子化学方法的一个基本里程碑，以其计算成本的一小部分保持了母体四组分的准确性。
2022-04-08 cond-mat.str-el physics.atom-ph physics.chem-ph
Planted Solutions in Quantum Chemistry: Generating Non-Trivial Hamiltonians with Known Ground States
本文借鉴组合优化中的植入解思想，提出四类具有已知基态且复杂度可调的量子化学哈密顿量，并利用杀手算符、平衡算符和随机轨道旋转控制难度，为电子结构方法提供可扩展的基准测试框架。
2025-09-22 physics.chem-ph quant-ph
Quantum linear solvers for quantum chemistry: prospects of exponential quantum advantage
Centre for Quantum Engineering, Research and Education, TCG CREST（TCG CREST 量子工程、研究与教育中心）；Department of Physics, IIT Tirupati（蒂鲁帕提印度理工学院物理系）；Deloitte Tohmatsu LLC（德勤审计法人有限公司）；Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学培育协会）；Donostia international physics centre（圣塞巴斯蒂安国际物理中心）；Academy of Scientific and Innovative Research (AcSIR)（科学与创新研究学院）
研究量子化学中量子线性求解器的指数级量子优势，通过扩展QLS - SRLCC框架为多参考形式，用三种方法分析条件数缩放，结果表明κ呈多对数缩放，支持指数优势前景，数值计算基态能量误差小。
2026-11-03 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Feasibility of performing quantum chemistry calculations on quantum computers
PHELIQS, Université Grenoble Alpes, CEA, Grenoble INP, IRIG（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Eviden Quantum Laboratory（埃维登量子实验室）
本文提出两个评估标准，分析了VQE和QPE算法在分子基态计算中的精度限制与挑战，指出需高精度量子计算机才能实现相关化学计算。
2026-02-16 cond-mat.str-el quant-ph
Quantum computing for classical problems: Variational Quantum Eigensolver for activated processes
随机过程理论影响着物理科学和社会科学。在分子尺度上，由于热涨落的存在，随机动力学是普遍存在的。Fokker-Plank-Smoluchowski方程模拟了扩散状态下所选自由度的概率密度随时间的演化，因此它是物理化学的主力。在本文中，我们报告的发展和实施的变分量子本征求解器程序来解决Fokker-Planck-Smoluchowski本征值问题。我们表明，这样的算法，通常用于解决量子化学问题，可以有效地应用于经典系统铺平了道路，量子计算机的新应用。我们计算的构象转变率在线性链的转子经历最近邻相互作用。我们提供了一种方法来在量子计算机上编码链的给定构象的概率分布，并评估其在操作方面的可扩展性。噪声量子仿真器和量子设备（IBMQ圣地亚哥）的性能分析提供了一个小的链显示结果与经典的基准，没有进一步增加任何错误缓解技术的良好协议。
2021-07-27 cond-mat.stat-mech physics.chem-ph physics.comp-ph
Molecular Excited States using Quantum Subspace Methods: Accuracy, Resource Reduction, and Error-Mitigated Hardware Implementation of q-sc-EOM
University of North Dakota（北达科他大学）；Moderna（莫德纳）
本文研究了量子子空间方法在计算准确激发态势能面中的应用，通过结合ADAPT-VQE/LUCJ和q-sc-EOM算法，减少计算资源并缓解误差，验证了其在键断裂场景中的有效性。
2026-04-07 physics.chem-ph quant-ph
Radical-Fragment Many-Body Expansion for Linear Alkane Quantum Chemistry
The Catholic University of America（美国天主教大学）
提出自由基片段二体多体展开（MBE2），通过均裂C-C键生成开壳自由基片段，结合ROHF和两体组装公式，将最大量子比特需求降低12.3倍，并利用对称性减少12.8倍独立计算，在IBM量子硬件上验证了片段化量子化学的可行性。
2026-07-10 physics.chem-ph quant-ph
Practical Noise Mitigation for Quantum Annealing via Dynamical Decoupling: Toward Industry-Relevant Optimization using Trapped Ions
University of Trento（特伦托大学）；INFN-TIFPA, Trento Institute for Fundamental Physics and Applications（意大利国家核物理研究所-特伦托基础物理与应用研究所）；Department of Electrical Engineering and Computer Science, University of Siegen（锡根大学电气与计算机工程系）；eleQtron GmbH（eleQtron有限公司）
本文提出通过动态解耦脉冲抑制量子退火中的噪声，提升退火保真度，适用于工业相关优化问题。
2026-01-26 quant-ph
Designing robust molecular spins for quantum technologies with theoretical chemistry
University of Minnesota（明尼苏达大学）；University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）
本章结合理论化学方法，通过从头算电子结构与开放量子系统动力学，为设计长寿命分子量子比特提供了指导原则，平衡了计算成本与准确性。
2026-08-17 quant-ph
Solving an Industrially Relevant Quantum Chemistry Problem on Quantum Hardware
本研究在 trapped ion 量子硬件上计算工业相关强相关金属螯合物的活性空间哈密顿量基态能量，通过变分量子算法训练与经典子空间对角化实现化学精度，并以高效测量和后处理集成到工业量子化学流程中。
2024-08-20 quant-ph
Quantum State Preparation Of Multiconfigurational States For Quantum Chemistry
Quantinuum Ltd.（Quantinuum有限公司）
本文提出了一种利用Givens旋转制备多配置态的量子电路方法，并比较了其与利用化学状态向量稀疏性的替代技术，展示了在量子化学应用中的优势。
2026-03-10 quant-ph
A Deterministic Framework for Neural Network Quantum States in Quantum Chemistry
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale（合肥微尺度物质科学国家研究中心）
本文提出一种确定性优化框架，用于神经网络量子态，以避免随机优化中的方差和混合问题。通过将神经元回溯假设投影到动态演变的配置子空间，并应用后处理的二阶微扰修正，该方法提供了优化所选变分波函数部分和估计残余相关性的系统途径。
2026-05-11 physics.chem-ph quant-ph
The quest for a universal density functional: The accuracy of density functionals across a broad spectrum of databases in chemistry and physics
Kohn-Sham density functional theory is in principle an exact formulation of quantum mechanical electronic structure theory, but in practice we have to rely on approximate exchange-correlation (xc) functionals. The objective of our work has been to design an xc functional with broad accuracy across as wide an expanse of chemistry and physics as possible, leading-as a long-range goal-to a functional with good accuracy for all problems, i.e., a universal functional. To guide our path toward that goal and to measure our progress, we have developed-building on earlier work in our group-a set of dat…
2013-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Accuracy-Cost Trade-offs for Reference VQE Calculations of H$_2$ on IBM Quantum Hardware
Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM（弗劳恩霍夫制造技术与先进材料研究所）；Fraunhofer Institute for Cognitive Systems IKS（弗劳恩霍夫认知系统研究所）
本文通过标准化流程评估了IBM量子处理器上H₂变分基态能量计算中射线数量、后端选择、优化策略和运行时间波动对精度的影响，提供了一个透明的基准以评估当前量子硬件在量子化学应用中的能力和限制。
2026-04-13 quant-ph
Near-Term Quantum Computing Techniques: Variational Quantum Algorithms, Error Mitigation, Circuit Compilation, Benchmarking and Classical Simulation
Henan Key Laboratory of Quantum Information and Cryptography（河南省量子信息与密码学重点实验室）；Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院计算技术研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Tsinghua University（清华大学）
量子计算是一项改变全球学术界、研究中心和行业的技术，包括计算科学、数学、金融、制药、材料科学、化学和密码学。尽管它在过去十年中得到了重大推动，但我们距离成熟的量子计算机还有很长的路要走。也就是说，我们将在很长一段时间内处于噪声-中间尺度量子（NISQ）时代，致力于数十甚至数千个量子比特的量子计算系统。因此，一个突出的挑战是提出一种应用程序，可以在具有不可忽略的量子噪声的近期量子设备上可靠地执行重要的任务。为了应对这一挑战，近期提出了几种量子计算技术，包括变分量子算法、误差抑制、量子线路编译和基准测试协议，以表征和抑制误差，并实现具有一定抗噪声能力的算法，从而增强近期量子器件的能力，探索其实现有用应用的能力边界。此外，近期量子器件的发展离不开高效的经典模拟，经典模拟在量子算法设计与验证、容错验证等应用中起着至关重要的作用。本文将对这些近期的量子计算技术进行全面的介绍，报告它们的进展，最后讨论这些技术的未来前景，我们希望这将激励研究人员在这一领域进行更多的研究。
2022-12-27 cs.AI cs.LG quant-ph
Non-unitary Variational Quantum Eigensolver with the Localized Active Space Method and Cost Mitigation
本研究提出LAS-nuVQE方法，结合局域活性空间初始态与非酉算子，以少量量子门达到化学精度，并通过测量缓解显著降低成本，成为更优的VQE替代方案。
2025-01-23 physics.chem-ph quant-ph
