A Generic Compilation Strategy for the Unitary Coupled Cluster Ansatz
我们描述了一个编译策略的变分量子本征求解器（VQE）算法，使用酉耦合簇（UCC）的animator，旨在减少电路深度和门数。这是通过将泡利指数项划分为相互交换的集合来实现的。这些集，然后对角化使用Clifford电路和合成使用相位多项式形式主义。这种策略平均将cx深度降低了75.4%，与各种分子、量子位编码和基组的天然合成相比，降低了高达89.9%。
2020-08-27 cs.ET quant-ph
Exploring Parameter Redundancy in the Unitary Coupled-Cluster Ansatze for Hybrid Variational Quantum Computing
针对 UCCSD 拟设参数随系统规模不利增长的问题，本文结合自旋适配、小振幅过滤和基于熵的轨道选择识别参数冗余，在小分子上显著减少 VQE 优化参数数与收敛时间。
2023-04-06 quant-ph
Quantifying Teleportation Overhead in Distributed Unitary Coupled-Cluster Ansätze
University of Toronto（多伦多大学）
本研究量化了分布式量子计算中酉耦合簇拟设（UCCSD、UpCCD、UpCCGSD）的隐形传态开销，发现自旋分块Jordan-Wigner排序的UpCCD扩展性最优，而UCCSD资源需求显著更大。
2026-10-01 cs.DC physics.chem-ph quant-ph
Circuit-Depth Reduction of Unitary-Coupled-Cluster Ansatz by Energy Sorting
本文提出能量排序策略，通过预筛选激发算符子集并迭代构建拟设，在保持UCCSD精度的同时将算符数量减少50%至98%，显著降低了变分量子本征求解器中UCC类拟设的线路深度。
2023-04-14 quant-ph
Strategies for quantum computing molecular energies using the unitary coupled cluster ansatz
变分量子本征求解器（VQE）算法将量子计算机高效计算期望值的能力与经典优化例程相结合，以近似量子系统的基态能量。本文研究了VQE在酉耦合团簇（UCC）模拟分子能量中的应用。我们引入了新的策略，以减少电路深度的UCC的实施和提高优化的波函数的基础上有效的经典近似的集群振幅。此外，我们提出了一种分析方法来计算的能量梯度，降低了几个数量级的梯度估计的采样成本相比，数值梯度。我们说明了我们的方法与四个氢原子，表现出强相关性的系统的数值模拟，并表明，电路深度的VQE使用UCC ananomaly可以减少而不引入显着损失的准确性在最终的波函数和能量。
2018-02-10 quant-ph
Unitary-Coupled Restricted Boltzmann Machine Ansatz for Quantum Simulations
神经网络量子态（Neural-Network Quantum State，NQS）作为一种模拟量子现象的强有力的波函数模型，引起了人们极大的兴趣。特别地，基于受限玻尔兹曼机（RBM）的NQS的变体已经被适配为对自旋晶格的基态和量子器件中的小分子的电子结构进行建模。尽管取得了这些进展，但基于RBM-NQS的量子模拟仍然存在重大挑战。在这项工作中，我们提出了一个状态准备协议，以产生一组特定的复值RBM-NQS，我们称之为酉耦合RBM-NQS，在量子线路。这是一个至关重要的进步，因为所有先前的工作都只处理量子算法的实值RBM-NQS。通过这种新的方案，我们实现了（1）模拟复值波函数，（2）使用少至一个辅助量子比特来模拟RBM架构中的$M$隐藏自旋，以及（3）避免后选择以提高可扩展性。
2019-12-06 quant-ph
Improved parameter initialization for the (local) unitary cluster Jastrow ansatz
本文提出两种改进方法，通过压缩双分解和近似张量网络模拟提升局部单元簇贾斯特row变分方案参数初始化的精度和样本质量。
2025-11-27 quant-ph
Analyzing Initialization Strategies for the Local Unitary Cluster Jastrow Ansatz within the Quantum-Centric Supercomputing Framework
University of Toronto（多伦多大学）
研究在量子中心超级计算框架下，分析六种局域酉簇Jastrow拟设初始化策略对基于样本的量子对角化算法能量精度的影响，发现初始化与CCSD的接近程度不是能量质量的可靠预测指标，而SQD中的构型恢复是主导因素。
2026-06-16 physics.chem-ph quant-ph
Trapped ion quantum hardware demonstration of energy calculations using a multireference unitary coupled cluster ansatz: application to the BeH2 insertion problem
本研究利用多参考幺正耦合簇拟设的变分量子本征求解器，在离子阱量子硬件上计算BeH2强关联几何的基态能量，通过资源缩减大幅降低双量子比特门数并减少测量，能量损失仅2.69%。
2025-06-23 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Designing variational ansatz for quantum-enabled simulation of non-unitary dynamical evolution -- an excursion into Dicke supperradiance
本研究采用无限制向量化的自适应变分量子动力学算法，构建可表达拟设幺正算符与算符池，提出高效分解方案，成功模拟多种非幺正演化系统，结果与精确计算吻合，为研究化学物理复杂系统提供新途径。
2024-03-12 quant-ph
Beyond MP2 initialization for unitary coupled cluster quantum circuits
该研究通过高效稀疏波函数电路求解器研究多达64量子比特的系统，推进UCC模拟技术水平，展示其能力并解决初始参数化等问题，为评估VQE实现量子优势的实用性提供关键基准。
2024-11-21 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Operator relationship between conventional coupled cluster and unitary coupled cluster
化学界长期以来一直在寻找单一参考系的常规和幺正耦合簇之间的确切关系，特别是考虑到在量子计算机上进行量子化学的兴趣。在这项工作中，我们展示了如何使用指数解纠缠恒等式和Hadamard引理给出的算子操作，将酉耦合簇近似的因式分解形式与传统耦合簇近似的因式分解形式联系起来（因式分解形式是必需的，因为某些振幅是算子值，并且不与其他项交换）。通过使用特罗特乘积公式，人们可以将分解形式与酉耦合簇的标准形式联系起来。耦合簇近似的因式分解形式的算子依赖性也可以被去除，代价是需要更多的高阶算子，最终得到传统的耦合簇。这种方法的代数操作是令人生畏的手工执行，但可以在计算机上自动化足够小的系统。
2022-01-28 physics.chem-ph quant-ph
Dual Exponential Coupled Cluster Theory: Unitary Adaptation, Implementation in the Variational Quantum Eigensolver Framework and Pilot Applications
在本文中，我们已经开发了一个单一的双指数耦合集群理论的变体，这是能够模仿的效果，连接激发任意高的秩，只使用秩一和秩二参数化的波函数ananterior。虽然在经典计算机中实现它需要构造一个有效的哈密顿量，其中涉及具有任意高的多体秩的无限数量的项，但同样可以在具有合理浅的量子线路的混合量子-经典变分量子本征求解器框架中容易地实现。该方法依赖于一个单一的非平凡的行动，包含一组秩二散射运营商，通过集群运营商产生的纠缠态。我们还通过明智地近似散射算子，引入了一些具有不同表达程度的变式。与一些强相关分子的应用程序，我们已经表明，我们所有的计划可以执行均匀以及整个分子势能面没有显着的额外的实施成本和量子复杂性的单一耦合集群的方法与单，双激发。
2022-07-12 physics.chem-ph quant-ph
Variational Monte Carlo with the Multi-Scale Entanglement Renormalization Ansatz
蒙特卡罗抽样技术已经被提出作为一种策略，以减少张量网络方法中的收缩计算成本来求解多体系统。本文提出了一种基于变分蒙特卡罗方法的多尺度纠缠重正化模型（MERA），MERA是一个酉张量网络。与以前的非酉张量网络方案相比，需要进行两次重大调整。首先，我们不是对由L个位点组成的原始晶格的配置进行采样，而是对由log（L）个位点组成的有效晶格的配置进行采样。其次，酉张量的优化必须考虑到它们的酉特性，同时对统计噪声具有鲁棒性，我们在酉张量集合内使用修改的最速下降法来实现。我们证明了变分蒙特卡罗MERA方法在相对简单的情况下，在临界状态下的有限量子自旋链的性能，并讨论未来，更具有挑战性的应用，包括二维系统。
2012-04-10 cond-mat.str-el quant-ph
Mitigating Noise-Induced Barren Plateaus Using a Non-Unitary Ansatz: Application to Molecular Electronic Transport
The University of Texas at Dallas（达拉斯大学）；Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
本文提出在变分拟设中引入非酉元素以缓解噪声诱导的贫瘠高原问题，并通过无限范围耗散伊辛模型和基于第一性原理的分子电子输运模拟验证了其有效性。
2026-05-28 quant-ph
A Jastrow-type decomposition in quantum chemistry for low-depth quantum circuits
我们提出了一个有效的${\cal O}(N^2)$参数分析，它由一系列的指数算子，其中每个是一个酉变种Neuscamman的集群Jastrow运营商。该矩阵也可以被导出为具有广义单和双的酉耦合簇的T $_2$振幅的分解，其给出了接近全CI能量，并通过扩展指数算子序列来再现它。由于簇Jastrow算符是由数算符的乘积表示的，并且导出的Pauli算符乘积，即Jordan Wigner弦，都是可交换的，因此不需要用Trotter近似来实现量子线路，是近期量子计算机实现变分量子本征求解器算法的一个很好的候选者.分析的准确性进行了检查的氮二聚体的解离，并与其他现有的${\cal O}(N^2)$参数ansatz。量子线路模拟器不仅检验了以二次量子化形式定义的原始ansatz，而且检验了它们的Trotterized变体，在Trotterized变体中，簇振幅被优化以最小化用几个通常是单个Trotter步骤获得的能量。
2019-09-26 physics.chem-ph quant-ph
Beyond real: Alternative unitary cluster Jastrow models for molecular electronic structure calculations on near-term quantum computers
针对NISQ硬件上UCCSD门数过高的问题，提出Im-uCJ和g-uCJ两种新的k折uCJ波函数拟设，具二次门数缩放、可精确实现，k=1时在多个分子测试中达化学精度且优于Re-uCJ。
2025-05-16 physics.chem-ph quant-ph
Averaging gate approximation error and performance of Unitary Coupled Cluster ansatz in Pre-FTQC Era
本文提出将Clifford+T分解误差建模为去极化噪声，以更准确地估计Pre-FTQC时代量子电路的分解误差，并通过UCC拟设的数值模拟验证了模型的有效性。
2025-07-11 quant-ph
Efficient application of the factorized form of the unitary coupled-cluster ansatz for the variational quantum eigensolver algorithm by using linear combination of unitaries
针对变分量子本征求解器中分解 UCC 算符实现复杂度高的问题，本文利用隐藏 SU(2) 对称性和酉线性组合，将秩 n 算符的整体复杂度降至 n³。
2023-02-17 quant-ph
Constructing three-qubit unitary gates in terms of Schmidt rank and CNOT gates
本文构造了Schmidt秩从一到七的三量子比特酉门，发现Toffoli和Fredkin门秩分别为二和四，并利用CNOT及局域门实现，揭示了CNOT门数量与Schmidt秩的联系。
2020-07-06 quant-ph
qubit-ADAPT-VQE: An adaptive algorithm for constructing hardware-efficient ansatze on a quantum processor
量子模拟是量子计算机最有前途的应用之一，目前正在利用变分量子本征求解器进行深入研究。该算法的可行性和性能关键取决于波函数的形式。最近在Nat Commun。10，3007（2019），引入了一种称为ADAPT-VQE的算法，以构建与其他方法相比具有更少变参数的系统自适应ansätze。该算法在很大程度上依赖于预定义的操作符池，它使用该操作符池来构建模型。然而，Nat. Commun. 10，3007（2019）没有提供如何选择池的处方，它必须包含多少运营商，或者所产生的anxion是否会成功收敛到基态。此外，在这项工作中使用的池导致状态准备电路太深，无法在短期设备上的实际应用。在这里，我们解决所有这些关键的悬而未决的问题的算法。我们提出了一个硬件高效的ADAPT-VQE的变体，大大减少了电路深度使用的运营商池，保证包含运营商构建精确ansätze所必需的。此外，我们表明，实现这一目标的最小池大小与量子位数呈线性关系。通过对$\text{H}_4$，LiH和$\text{H}_6$的数值模拟，我们表明，我们的算法（“量子比特-ADAPT”）减少了一个数量级的电路深度，同时保持相同的精度作为原来的ADAPT-VQE。我们的方法的一个中心结果是，与固定的无偏变分算法相比，量子位ADAPT的额外测量开销仅与量子位的数量呈线性关系。我们的工作为在近期量子设备上运行算法迈出了关键的一步。
2020-06-16 quant-ph
Unitary Coupled Cluster: Seizing the Quantum Moment
Emory University（埃默里大学）
本文提出利用非迭代能量校正方法，通过更紧凑的量子电路实现更准确的计算化学模拟，提升对噪声的鲁棒性。
2023-05-01 physics.chem-ph quant-ph
Generalized group designs: constructing novel unitary 2-, 3- and 4-designs
HUN-REN Wigner Research Centre for Physics（匈牙利科学院维格纳物理研究中心）；Eötvös Loránd University（罗兰大学）；Algorithmiq Ltd（Algorithmiq有限公司）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）
本文提出基于酉群表示理论的新方法，构造出新型酉2-、3-和4设计，突破了传统酉群设计的4设计限制。
2026-02-04 quant-ph
Quantum Implementation of Unitary Coupled Cluster for Simulating Molecular Electronic Structure
在经典计算化学中，耦合团簇分析是最常用的$ab~initio$方法之一，但由于其非幺正性，严重限制了它的应用。酉修正作为一个理想的解决方案的问题，然而，在经典的常规计算是非常低效的。在这里，我们提供了第一个实验证据，确实是在物理量子系统，一个被困的离子系统的耦合集群animation的幺正版本可以可靠地执行。本文对分子离子HeH $^+$的电子结构进行了模拟，探测了基态能面曲线，研究了激发态的能量，并对键离解进行了非微扰模拟。我们的模拟利用量子计算的优点，克服了经典计算的固有局限性，实验结果表明，该方法在制备分子基态量子模拟中具有良好的应用前景.
2016-11-25 physics.atom-ph physics.chem-ph physics.comp-ph
Vibrational Sample-Based Quantum Diagonalization with Unitary-Cluster-Jastrow Ansätze on IBM QPUs
IBM Quantum, IBM Japan（日本IBM 量子计算部门）；RIKEN Center for Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS)（理化学研究所 跨学科理论与数学科学中心（iTHEMS））；RIKEN（理化学研究所）；RIKEN Pioneering Research Institute (PRI)（理化学研究所 前沿研究机构（PRI））；RIKEN Center for Emergent Matter Science (CEMS)（理化学研究所 新兴物质科学中心（CEMS））；RIKEN Center for Computational Science (R-CCS)（理化学研究所 计算科学中心（R-CCS））；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所 量子计算中心（RQC））
本文扩展基于样本的量子对角化至非谐振动光谱，在IBM QPU上测试多种振动拟设，提出鲁棒的VLUCJ电路，并成功计算小分子的基态能量和基频。
2026-10-08 quant-ph
Extension of the Trotterized Unitary Coupled Cluster to Triple Excitations
本文提出在Trotter化UCCSD中引入三重激发并利用自旋与轨道对称性构建UCCSDT，数值实验表明其精度较UCCSD提升至少两个数量级，达到化学精度并与CCSD(T)相当。
2023-03-17 physics.chem-ph quant-ph
Generalized Unitary Coupled Cluster Wavefunctions for Quantum Computation
我们引入了一个酉耦合团簇（UCC）模型，称为$k$ -UpCCGSD，它是基于一个稀疏广义双（D）算子族，提供了一个可负担的和系统可改进的酉耦合团簇波函数，适合在近期量子计算机上实现. $k$ -UpCCGSD采用对耦合簇双激发算子（pCCD）的指数的$k$乘积以及广义单（S）激发算子。我们比较它的性能，在执行效率和准确性的广义UCC anananesthesia采用全广义SD激励运营商（UCCGSD），以及与标准anesthesia只采用SD激励（UCCSD）。发现$k$ -UpCCGSD显示出量子计算应用的最佳缩放，需要$\mathcal O(kN)$的电路深度，与UCCGSD的$\mathcal O(N^3)$和UCCSD的$\mathcal O((N-η)^2 η)$相比，其中$N$是自旋轨道数，$η$是电子数。我们通过对H $_4$（STO-3G，6- 31 G）、H $_2$ O（STO-3G）和N $_2$（STO-3G）的基态和第一激发态进行经典基准计算，分析了这三种方法的准确性，并与传统的耦合簇方法进行了额外的比较。基态的结果表明，$k$ -UpCCGSD在精度和成本之间提供了良好的权衡，实现了化学精度，而在量子计算机上的实现成本低于UCCGSD和UCCSD。激发态的计算采用正交约束变分量子本征求解器方法。这被认为通常产生比相应的基态更不准确的能量。我们表明，使用…
2019-01-04 cond-mat.str-el physics.chem-ph physics.comp-ph
Hamiltonian-based graph-state ansatz for variational quantum algorithms
提出一种结合图对角化与单比特旋转门的哈密顿图态拟设，用于变分量子算法，显著降低门复杂度，适用于分子基态能量计算。
2025-01-23 physics.chem-ph quant-ph
Point-group filtering in unitary coupled-cluster ansätze: exact criticality under the Abelian filter, freeness measured near equilibrium under the full group
Departamento de Matemática, Universidade Federal Rural de Pernambuco（伯南布哥联邦农村大学数学系）；Department of Computer Science and Engineering, Green University of Bangladesh（孟加拉国绿色大学计算机科学与工程系）
本文研究了非阿贝尔分子点群中对称适应变分量子本征值求解器（VQE）的局限性，指出阿贝尔子群限制导致多维不可约表示的虚假分裂，并通过李代数层面的分析证明了动态李代数被限制在阿贝尔子代数中，从而导致状态流形受限于测度为零的托罗斯，同时指出数值障碍需要补充完整非对角线生成元和独立参数化交叉分量激发。
2026-09-02 math.RT 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
Constructing General Unitary Maps from State Preparations
我们提出了一个有效的算法生成酉映射的$d$维希尔伯特空间从一个时间依赖的哈密顿通过随机搜索和几何构造相结合。该协议是基于特征分解的地图。酉矩阵可以通过顺序地将每个本征向量映射到基准状态，将本征相位印在该状态上，并将其映射回本征向量来实现。这要求仅设计由控制波形生成的$d$状态到状态映射，所述控制波形通过具有在$d$中多项式缩放的计算资源的梯度搜索而有效地找到。相比之下，在$d$中，对同时按期望作用于所有特征向量的单个波形的随机搜索的复杂性按指数缩放。我们扩展了这种结构，设计一个$n$维的Hilbert空间的子空间上的地图，只使用$n$随机搜索。此外，我们还展示了如何使用这些技术来控制碱原子的地面电子超精细流形中的原子自旋，以便实现一般的量子逻辑门，以及对嵌入式量子位进行简单形式的纠错。
2009-02-11 quant-ph
Generalized unitary coupled cluster excitations for multireference molecular states optimized by the Variational Quantum Eigensolver
变分量子本征求解器（VQE）算法，设计用于在近期量子计算机上计算分子基态的能量，需要描述系统的对称性的规范，例如自旋状态和电子数。这开启了使用VQE获得激发态作为给定对称性集合的最低能量解的可能性。本文研究了不同的幺正耦合团簇（UCC）方法在激发态VQE计算中的性能，利用设计的代表单参考和多参考波函数的量子线路计算了能量随分子几何构型变化的曲线。这些ansätze包括标准UCCSD，以及UCCGSD和k-UpCCGSD的修改版本，这些修改版本被设计用于处理激发态，而不会在VQE优化期间出现不希望的自旋对称性交叉到较低的状态。这些研究是在一系列体系中进行的，包括H $_2$、H $_3$、H $_4$、NH和OH $^{+}$、CH $_2$、NH $^{+}_{2}$，涵盖了具有单参考和多参考激发态的自旋单重态、二重态和三重态分子基态的例子。在大多数情况下，我们的计算与经典机器上全组态相互作用计算的结果非常一致，从而表明VQE算法能够计算在一定对称性下的最低激发态，包括多参考闭壳层和开壳层态，通过对簇算符中考虑的激发设置适当的限制，以及在编码起始平均场状态的量子位寄存器中的适当约束。
2020-06-17 physics.chem-ph quant-ph
Momentum-Space Unitary Coupled Cluster and Translational Quantum Subspace Expansion for Periodic Systems on Quantum Computers
我们演示了使用变分量子本征求解器（VQE）来模拟固态晶体材料。我们适应的酉耦合集群anananterior周期性的边界条件，在现实空间和动量空间表示，并直接映射复杂的集群运营商的量子线路anterior，以利用减少数量的激发运营商和哈密顿条款，由于动量守恒。为了进一步减少所需的量子资源，如UCCSD振幅的数量，电路深度，所需的量子位数和测量电路的数量，我们研究了平移量子子空间扩展方法（transQSE）的周期性哈密顿量的本地化表示。此外，我们还展示了基于点群对称性的量子比特渐变方法的周期性系统的扩展。我们比较的精度和计算成本的一系列的几何形状的一维链的二聚氢，氦和氢化锂的动量空间网格点的数量不断增加，并证明VQE计算的二维和三维氢和氦晶格。我们提出的策略，使近期量子硬件的使用进行固态模拟与变分量子算法。
2021-01-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph quant-ph
Noise-independent Route towards the Genesis of a COMPACT Ansatz for Molecular Energetics: a Dynamic Approach
提出一种基于从头算多体微扰理论的无测量拟设构建策略，在NISQ设备上实现精度、参数和电路深度均优于酉耦合簇拟设的紧凑动态拟设。
2024-03-15 physics.chem-ph quant-ph
Perfect Sampling with Unitary Tensor Networks
张量网络态是量子晶格模型多体基态的一种强有力的变分方法。在张量网络方法中使用蒙特卡罗采样技术显著降低了张量收缩的成本，可能导致计算效率的大幅提高。以前的建议是基于马尔可夫链蒙特卡罗方案产生的本地更新配置，因此，必须处理平衡和自相关时间，从而导致效率降低。在这里，我们提出了一个完美的采样方案，消失的平衡和自相关时间，酉张量网络-即张量网络的基础上有效地收缩，酉量子线路，如酉版本的矩阵产品状态（MPS）和树张量网络（TTN），和多尺度纠缠重整化矩阵（MERA）。直接根据波函数中的概率对样本进行采样，而不采用马尔可夫链过程。我们还描述了一个部分抽样方案，可以导致一个戏剧性的（基地依赖）减少抽样误差。
2012-04-10 cond-mat.str-el quant-ph
Low-Depth Unitary Coupled Cluster Theory for Quantum Computation
幺正耦合团簇（UCC）近似是量子计算机上利用变分量子本征求解器计算电子结构的最有前途的波函数方法之一。然而，对于具有许多轨道的大型系统，所需数量的UCC因子仍然导致非常深的量子线路，这可能是实施的挑战。基于大多数UCC振幅是小的弱相关分子的观察，我们设计了一种算法，采用泰勒展开在小振幅，权衡电路深度额外的测量。强相关性可以通过执行关于一小组UCC因子的扩展来考虑，这些因子被精确地处理。在接近平衡时，泰勒级数展开通常可以很好地工作，而不需要包括任何精确的因子;随着分子被拉伸并且相关性增加，我们发现只有少数因子需要精确处理。
2021-09-29 physics.chem-ph 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
Optimal quantum annealing: A variational shortcut to adiabaticity approach
抑制瞬时基态的不需要的跃迁是幺正绝热量子计算中的一个主要挑战。最近的一种方法是建立近似使用变分策略的反绝热势。在这方面的贡献，我们将这种变分的方法Lindbladian动力学，作为一个目标的抑制非绝热量子退火对约旦块之间的过渡。我们发现，令人惊讶的是，单一的反绝热ansätze是成功的耗散动力学，以及，允许更容易的实验实施相比，Lindbladian ansätze涉及耗散。我们的方法不仅保证了开放系统绝热性的改善，而且提高了量子退火的成功概率。
2022-02-10 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
Exact closed-form expression for unitary spin-adapted fermionic singlet double excitation operators
本文推导了反厄米自旋适应单重态双激发费米子算符矩阵指数的精确闭式表达式，使其能在面向传统硬件的酉积态框架中高效实现，并保证拟设收敛到特定自旋对称性，为量子设备构建自旋适应电路奠定基础。
2025-05-01 quant-ph
Pruned-ADAPT-VQE: compacting molecular ansätze by removing irrelevant operators
本文提出Pruned-ADAPT-VQE方法，通过评估算子参数值与位置并采用动态阈值，自动移除ADAPT-VQE拟设中的冗余算子，从而减小拟设规模、加速收敛并保持或提升性能。
2025-08-28 physics.chem-ph quant-ph
Classical Non-equilibrium Phases from a Quantum Perspective: Quasi-adiabatic evolution and Local Ansatz for Solving The Equilibrium State of Local Stochastic Dynamics
从一个简单的映射的生成器的本地随机动力学的量子哈密顿量，我们推导出一个条件，这使我们能够使用准绝热演化，因此与带隙的量子相位与非平衡的。这导致我们研究可逆矩阵乘积算子。最后，我们提出了一个构造局部随机动力学的矩阵乘积表示的Perron-Frobenius向量。另外，我们还免费得到了动力学满足细致平衡的一般形式。
2015-12-09 quant-ph
Quantum Wasserstein Compilation: Unitary Compilation using the Quantum Earth Mover's Distance
提出基于1阶量子瓦瑟斯坦距离的变分量子电路编译目标函数QWC，证明其上界两电路平均非保真度，实验表明其对足够深电路的 barren plateaus 影响小于LET和HST。
2025-04-17 quant-ph
Quantum Orbital-Optimized Unitary Coupled Cluster Methods in the Strongly Correlated Regime: Can Quantum Algorithms Outperform their Classical Equivalents?
耦合团簇（CC）方法用于计算原子和分子中的电子相关能，通常可以得到非常精确的结果。然而，由于它的单参考性质，在其投影形式的标准CC无法描述量子态的特征在于强电子相关和多参考投影方法成为必要的。另一方面，最近也出现了解决多电子问题的量子算法。单双量子UCC（q-UCCSD）是变分量子本征求解器（VQE）算法中常用的波函数模拟器。这种方法的变分性质可以导致显着的优势相比，它的经典等效的投影形式，特别是强电子相关的描述。然而，由于q-UCCSD中需要大量的门运算，因此需要引入近似，以便使这种方法在最先进的量子计算机中实现。在这项工作中，我们评估了几个变种的标准的Q-UCCSD Anglomerate中，只有一个子集的激发。特别是，我们调查的单线态和对q-UCCD方法结合轨道优化。我们表明，这些方法可以捕获具有挑战性的系统，如H $_4$，H $_2$ O和N $_2$分子，以及一维周期性费米-哈伯德链的解离/扭曲配置文件。这些结果促进了未来使用q-UCC方法解决量子化学中具有挑战性的电子结构问题。
2020-10-05 physics.chem-ph quant-ph
Towards determining the presence of barren plateaus in some chemically inspired variational quantum algorithms
本文从理论上证明了化学启发的 UCC 量子算法在无限深度极限下因双体项导致指数级能量集中（贫瘠高原），数值模拟表明 1 步 Trotter 化 UCCSD 拟设难以扩展，质疑了 VQE 超越经典方法的能力。
2024-09-26 quant-ph
Efficient classical simulation of large-scale unitary cluster Jastrow circuits
Michigan State University（密歇根州立大学）；University of Michigan（密歇根大学）；IISER Kolkata（加尔各答印度科学教育研究所）；Hewlett Packard Labs（惠普实验室）
研究针对酉群簇Jastrow电路能量计算难题，提出多项式时间经典算法，不受量子硬件局部性限制，能快速重现相关实验并通过电路优化获得更低基态能量。
2026-07-24 cs.CC quant-ph
AGP-based unitary coupled cluster theory for quantum computers
电子结构方法通常受益于对称性破缺和恢复，特别是在强相关区域。量子计算机上的Ansätze也是如此。我们发展了一个酉耦合团簇方法反对称化的孪幂（AGP）-一个国家正式相当于数投影Barning-Cooper-Schrieffer波函数。我们证明了我们的方法在一个和两个维度的单带费米-哈伯德哈密顿量。我们还探讨后选择作为一个状态准备步骤，以获得相关的AGP，并证明它的规模不差于$\mathcal{O}(\sqrt{M})$在测量的数量，从而使其成为一个更便宜的替代规范集成恢复粒子数对称性。
2022-09-23 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-ph
Error-Mitigation Enabled Multicomponent Quantum Simulations Beyond the Born-Oppenheimer Approximation
针对超越玻恩-奥本海默近似的分子量子模拟需求，提出多组分幺正耦合簇框架，结合误差缓解技术在超导量子硬件上实现了符合化学精度的多组分关联模拟。
2025-11-14 physics.chem-ph quant-ph
On constructing informationally complete covariant positive operator-valued measures
本文研究局部紧Abel群投影酉表示轨道生成的正算子值测度，证明其积分定义的收缩算子族为表示中酉算子的倍数，据此证明测度信息完备性，并以相干态密度测度为例验证结果。
2023-03-11 math-ph math.MP quant-ph
Qubit-excitation-based adaptive variational quantum eigensolver
变分量子本征求解器（VQE）的分子模拟是新兴的噪声中等规模量子计算机的一个有前途的应用。构造易于优化和由浅量子线路实现的精确分子ansätze对于成功实现此类模拟至关重要。通常，Ansätze被构造为一系列费米激发演化。相反，我们证明了有用的构造ansätze与“量子比特激发演化”，这与费米激发演化，服从“量子比特交换关系”。我们表明，量子比特激发演化，尽管缺乏一些物理特征的费米子激发演化，准确地构建ansätze，同时需要渐近较少的门。利用量子比特激发演化，我们介绍了基于量子比特激发的自适应（QEB-ADAPT）-VQE协议。QEB-ADAPT-VQE是ADAPT-VQE的一种改进，它使用问题定制的模拟器进行分子模拟，通过附加量子位激发算子的演化迭代生长。通过对小分子进行经典的数值模拟，我们对QEB-ADAPT-VQE进行了基准测试，并将其与原始的费米-ADAPT-VQE和量子位-ADAPT-VQE进行了比较。在电路效率和收敛速度方面，我们证明了QEB-ADAPT-VQE优于量子位-ADAPT-VQE，据我们所知，这是以前用于分子模拟的最具电路效率的可扩展VQE协议。
2021-10-14 quant-ph
Reducing Unitary Coupled Cluster Circuit Depth by Classical Stochastic Amplitude Pre-Screening
酉耦合簇（UCC）方法是利用量子硬件来执行量子化学计算的有吸引力的途径，因为与经典计算机上所需的指数缩放相比，量子计算机原则上可以以多项式缩放方式执行UCC计算。当前有噪声的中间尺度量子（NISQ）计算机受到逻辑量子比特数量的硬件容量和由使用变分量子本征求解器（VQE）方法进行UCC计算所需的深电路引入的噪声两者的限制。我们提出了一个组合的经典-量子方法，其中一个随机的经典UCC预处理步骤是用来确定重要的激发在UCC anomaly。然后，在基于UCC的VQE计算中使用所选择的激励的减少的数量。这种方法给出了一个系统的可改进的近似，我们表明，量子资源的显着减少，可以实现，与CH $_2$，N $_2$和N $_2$ H $_2$分子的模拟给出亚毫哈特里误差。
2022-06-14 physics.chem-ph quant-ph
Constructing neural stationary states for open quantum many-body systems
提出了一种新的基于神经网络量子态的变分方法来模拟开放量子多体系统的定态。使用的高表达能力的变分的anananomaly所描述的限制玻尔兹曼机，我们称之为神经定态anomaly，我们计算的量子动力学的定态服从Lindblad主方程。映射的定态搜索问题找到一个零能量的基态的一个适当的厄米算子，使我们能够应用传统的变分蒙特卡罗方法的优化。我们的方法被证明可以有效地模拟各种自旋系统，即，一维和二维的横向场伊辛模型以及一维的XYZ模型。
2019-05-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech quant-ph
Hardness of classically sampling quantum chemistry circuits
本研究针对化学物理相关任务，证明在多项式层次结构不崩溃假设下，实现酉簇贾斯特罗（UCJ）变分形式的量子电路采样在经典上困难，其可执行经典难模拟的IQP计算，为相关量子算法的量子优势提供依据。
2025-04-17 quant-ph
From dual-unitary to quantum Bernoulli circuits: Role of the entangling power in constructing a quantum ergodic hierarchy
确定性经典动力系统有一个遍历的层次，从遍历通过混合，伯努利系统是“随机的硬币投掷”。对偶幺正电路是近年来被引入的具有遍历性质的多体不可积量子混沌系统的可解模型。我们扩展到包括一个假定的量子遍历层次的顶点是伯努利，在这个意义上说，单粒子和两粒子的可观测量的相关性消失在时空分离点。我们推导出一个条件的基础上的纠缠功率$e_p(U)$的基本两粒子酉积木，$U$，电路，保证混合，当最大化时，对应于伯努利电路。此外，我们显示，无论是分析和数值，如何本地平均超过随机实现的单粒子幺正，$u_i$和$v_i$，使积木是$U^\prime = (u_1 \otimes u_2 ) U (v_1 \otimes v_2 )$导致识别的平均混合速率主要由纠缠功率$e_p(U)$确定。最后，我们提供了几个，分析和数值，方法来构建双酉算子覆盖整个可能的范围内的纠缠功率。我们构造了一个耦合量子猫映射，它对所有的局部维数都是对偶幺正的，对奇数个局部维数是2-幺正的或完全的张量，并且可以用来构造Bernoulli电路。
2021-07-12 cond-mat.stat-mech hep-th nlin.CD
