Quantum Solver of Contracted Eigenvalue Equations for Scalable Molecular Simulations on Quantum Computing Devices
多费米子量子系统的基态和激发态的精确计算是物理和计算科学中最重要的当代挑战之一，其解决方案将从量子计算设备的出现中显著受益。使用相位估计或变分算法的现有方法具有潜在的缺点，例如需要大量纠错或非平凡的高维经典优化的深电路。在这里，我们介绍了一个压缩本征方程的量子求解器，量子模拟的经典方法的能量和约化密度矩阵的基态和激发态。求解器不需要深电路或困难的经典优化，并实现了精确的经典算法的指数加速。我们证明了算法，虽然计算上的量子模拟器和两个IBM量子处理单元。
2020-04-23 quant-ph
Weighted Feedback-Based Quantum Algorithm for Excited States Calculation
本文提出一种加权反馈式量子算法，扩展反馈式方法以计算哈密顿量的激发态，通过设计权重和反馈律可制备第p个激发态或低能态，并在量子化学数值模拟中验证其有效性。
2024-07-21 quant-ph
Quantum EigenGame for excited state calculation
Rice University（莱斯大学）；Ken Kennedy Institute（肯·肯尼迪研究所）
本文将博弈论特征向量算法 EigenGame 扩展为零阶与量子版本 Quantum EigenGame，用于计算 Hamiltonian 激发态，可在无 deflation 步骤下收敛，并给出有限差分和参数化方法的误差累积理论。
2025-03-17 cs.DS cs.LG math.OC
Raman Excited Spin Coherences in N-V Diamond
通过非简并四波混频（NDFWM）和电磁感应透明（EIT），在N-V金刚石色心中观测到拉曼激发的自旋相干。发现最大吸收抑制为17%，这对应于给定金刚石中N-V中心的随机几何取向的可能的70%。在固体中的量子计算的上下文中，这种透明度水平代表了量子比特（qubit）的有效制备，以及执行任意单个量子比特旋转的能力。
2000-07-28 quant-ph
Two-qubit Quantum Logic Gate in Molecular Magnets
提出了一种在交换耦合单分子磁体二聚体$[\textrm{Mn}_4]_2$中实现受控非量子逻辑门的方案。我们选择了有限纵向磁场中二聚体的基态和三个低激发态作为量子计算的基础，并引入了一个特定频率的脉冲横向磁场。脉冲横向磁场诱导量子计算基之间的跃迁，从而实现受控非量子逻辑门。评估和分析了量子计算基之间以及量子计算基与其他激发态之间的跃迁率。
2006-04-10 cond-mat quant-ph
Excited-state molecular dynamics simulation based on variational quantum algorithms
我们提出了一种基于变分量子算法的激发态分子动力学模拟方法，其计算成本与基态模拟相当。我们利用了在限制变分量子本征求解器计算中激发态可以作为亚稳态得到的特点，采用了一种硬件高效的计算器。为了证明该方法的有效性，对H2和CH2NH分子的S1激发态进行了分子动力学模拟。计算结果与S1态的精确绝热模拟结果一致，但CH2NH体系在通过圆锥交叉点后出现了非绝热跃迁.
2022-11-04 physics.chem-ph quant-ph
Excited-State Downfolding Using Ground-State Formalisms
本研究提出利用非Aufbau参考行列式的基态降维形式论来描述双重激发态，构建特定态有效哈密顿量，在活性空间对角化后获得了与高级CC方法相当的激发能，为量子计算在激发态化学中的应用铺平道路。
2023-10-20 physics.chem-ph quant-ph
Subspace-search variational quantum eigensolver for excited states
变分量子本征求解器（VQE）是一种求解给定哈密顿量的近似基态的变分算法，是近期量子计算机的一个有吸引力的应用。原创作品A Peruzzo等人; \textit{Nat. Commun.} ; \textbf{5}，4213（2014）]只专注于寻找基态，而激发态也可以在分子和材料中诱导有趣的现象。一般来说，计算激发态比寻找经典计算机的基态更困难。为了将框架扩展到激发态，我们提出了一种子空间搜索变分量子本征求解器（SSVQE）。该算法通过向变分算子提供正交的输入态来搜索低能子空间，并依靠变换的么正性来保证输出态的正交性。在低能量子空间中获得作为最高能量状态的第$k$激发态。该算法仅由两个参数优化过程组成，并且不使用任何辅助量子位。辅助量子比特的停用是对现有激发态方案的一个巨大改进，现有方案利用了交换测试，使我们的方案成为一个真正的近期量子算法。我们进一步推广的SSVQE获得所有的激发态的$k$ -th，只有一个单一的优化过程。通过数值模拟，验证了算法的有效性.这项工作极大地扩展了适用域的VQE的激发态和它们的相关性质，如过渡振幅，而不牺牲任何的可行性。
2019-01-09 quant-ph
Quantum simulation of molecular excited-state manifolds and energies using the TEPID-ADAPT-VQE algorithm
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；University of North Dakota（北达科他大学）
本文利用TEPID-ADAPT-VQE算法，通过变分对角化截断低温吉布斯态，同时制备多个激发态，在H2、LiH和线性H4分子上实现了化学精度内的激发态谱和势能曲线，并展示了其相比MORE-ADAPT仅需单一超参数的优势。
2026-06-28 physics.chem-ph quant-ph
Quantum computing with a single molecular ensemble and a Cooper pair box
我们提出在分子系综中的转动激发中编码量子信息。利用带状线腔场在分子系综和库珀对盒二能级系统之间进行量子态转移，我们的方案提供了一个量子比特数与分子中可用的旋转激发态数的线性比例关系。
2008-02-18 quant-ph
Hybrid QPE-Ansatz Strategy for Reliable Excited-State Variational Quantum Deflation
Korea Advanced Institute of Science and Technology（韩国科学技术院）
本文提出一种结合守恒对称性保护的ansatz和浅层量子相位估计的方案，用于NISQ时代激发态计算，通过辅助寄存器编码自旋信息以抑制自旋污染。
2026-03-30 physics.chem-ph quant-ph
Quantum Davidson Algorithm for Excited States
针对激发态计算，提出量子Davidson算法，通过迭代扩展Krylov子空间和预处理器，实现快速收敛和浅电路，适用于多种系统。
2023-09-05 quant-ph
Quantum computing and communication with decoherence-free atomic states
在量子计算和量子通信中，为了抵抗退相干对量子比特态相位因子的破坏，利用无退相干态进行量子信息的处理、传输和存储具有重要意义。我们提出了一个在单模腔中利用四个无消相干态的原子实现纠缠和基本量子逻辑门的方案。量子信息的传输可以直接从一个原子到另一个原子，其中腔仅被虚拟激发。讨论了该方案的可能应用和实验要求
2001-11-07 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
Dissipative quantum algorithms for excited-state quantum chemistry
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出耗散量子算法用于高效制备电子激发态，通过修改动力学实现激发态稳态，并通过数值模拟验证其在分子光谱中的有效性。
2026-09-29 physics.chem-ph quant-ph
Anomalously Slow Cross Symmetry Phase Relaxation, Thermalized Non-Equilibrated Matter and Quantum Computing Beyond the Quantum Chaos Border
高激发态量子多体系统的热化并不一定意味着系统形成方式的完全记忆丧失。这种效应可能为一种量子计算铺平道路，其量子比特数为$n\simeq 100$ --1000，远远超出量子混沌边界。这种热化非平衡物质的一种表现是在90 $^\circ $ cm附近的强烈不对称性。Bi（$γ$，p）光核反应中蒸发质子产率的计算。这种效应是描述在高激发量子多体系统的指数大希尔伯特空间维度的异常缓慢的交叉对称相位弛豫。在上述反应中，这种相位弛豫比能量弛豫（热化）慢大约八个数量级。
2006-02-27 cond-mat.mes-hall nucl-ex nucl-th
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
Using Electrons on Liquid Helium for Quantum Computing
我们描述了一个量子计算机的基础上支持的氦膜和本地化的小电极下的氦表面的横向电子。每个量子位由被捕获在表面处的像势阱中的电子的基态和第一激发态的组合构成。描述了用于准备量子位的初始状态、与量子位的操作以及建议的读出的机制。该系统原则上能够在退相干时间内进行100，000次操作。
2001-11-05 quant-ph
Demonstrating quantum computing with the quark model
通过计算非相对论性夸克模型中的能量和跃迁振幅，逐步说明了使用量子计算解决量子力学问题。量子计算的特点是使用变分量子虚时间演化，利用自动微分来确定粲偶素的基态和激发态。过渡振幅的计算说明利用阿达玛测试。读出和门错误缓解的例子包括在内。
2023-01-30 hep-lat hep-ph nucl-th
Quantum-HPC hybrid computation of biomolecular excited-state energies
RIKEN Center for Computational Science, RIKEN（理化学研究所计算科学中心）；Quantinuum Ltd.（Quantinuum有限公司）
本研究提出了一种量子-高性能计算混合计算方法，用于准确模拟生物分子激发态能量，结合超级计算机与量子计算机实现复杂反应的高效模拟。
2026-01-22 quant-ph
Quantum computation of $π\to π^*$ and $n \to π^*$ excited states of aromatic heterocycles
本文在IBM超导量子计算机上结合纠缠锻造和量子子空间展开方法，模拟了四种芳香杂环化合物的π→π*和n→π*激发态光谱，验证了量子计算在活性空间电子波函数模拟中的可行性。
2023-09-18 quant-ph
Subspace-Search Quantum Imaginary Time Evolution for Excited State Computations
针对激发态量子计算缺乏高效算法的问题，提出整合SSVQE和VarQITE关键元素的SSQITE方法，经基准系统验证其有效性及避免局部极小值的鲁棒性，有望推动激发态量子计算发展。
2024-09-18 quant-ph
Electronic Excited States from a Variance-Based Contracted Quantum Eigensolver
针对分子电子激发态计算难度高于基态的问题，提出基于方差的收缩量子本征求解器算法，通过求解收缩薛定谔方程实现基态与激发态的快速优化，无噪声经典模拟验证了其对H₄和BH体系的计算有效性。
2023-05-06 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Many-Body Excited States with a Contracted Quantum Eigensolver
本文提出基于收缩量子特征求解器的激发态方法 ES-CQE，利用薛定谔方程收缩的反厄米部分构造二体幺正拟设，在矩形 H4 模型中实现多数态近精确精度，并揭示二体幺正拟设的困难实例。
2023-05-16 quant-ph
Approximating Ground and Excited State Energies on a Quantum Computer
近似基态和固定数量的激发态能量，或等价的低阶哈密顿本征值，是一个重要但计算困难的问题。通常，经典的确定性算法的成本随自由度的数量呈指数增长。在一般条件下，并使用微扰方法，我们提供了一个量子算法，产生一个常数$j$不同的低阶本征值的估计。该算法依赖于一组尝试特征向量，其构造取决于特定的汉密尔顿性质。我们说明了我们的结果，考虑一个特殊的情况下，时间无关的薛定谔方程与$d$自由度。我们的算法计算一个常数$j$的不同的低阶特征值的误差$O(ε)$和成功概率至少$\frac34$，成本多项式在$\frac{1}ε$和$d$。这扩展了我们以前的结果估计的基态能量的算法。我们提出的技术是足够的一般适用于本文研究的应用程序以外的问题。
2015-08-06 quant-ph
Excited state preparation on a quantum computer through adiabatic light-matter coupling
University College London（伦敦大学学院）；University of Cambridge（剑桥大学）
提出一种利用电子-光子显式耦合的绝热态制备技术，用于低能亮激发态，可系统收敛到第一亮激发态并通过改变光子极化瞄准不同对称性扇区。
2026-05-28 physics.chem-ph quant-ph
A full circuit-based quantum algorithm for excited-states in quantum chemistry
提出一种非变分完整线路量子算法，通过消除经典优化过程实现更快收敛与更强抗噪性，数值模拟与超导平台实验均验证其在获取分子激发态能谱上的有效性。
2024-01-03 quant-ph
Excited-CAFQA: A classical simulation bootstrap for the variational estimation of molecular excited states
针对变分量子算法在量子化学中噪声管理不足的问题，提出Excited-CAFQA初始化方法，通过经典模拟离散搜索为VQD算法提供准确初始参数，在H2和HeH+分子系统上实现了90至99+%的激发态估计准确率。
2025-11-04 quant-ph
Improved algorithms of quantum imaginary time evolution for ground and excited states of molecular systems
本文改进量子虚时演化QITE算法，通过修正逐阶方程、准确估计演化态范数并提出折叠谱QITE，提升分子基态与激发态模拟性能。
2022-06-09 physics.chem-ph quant-ph
Universal quantum computing using electro-nuclear wavefunctions of rare-earth ions
提出了一种基于Kramers稀土离子的通用量子计算方案。它们的核自旋在塞曼分裂电子晶体场基态的存在下充当存储量子信息的“被动”量子比特。量子位可以通过快速相干跃迁到具有磁矩的激发晶体场态来光学激活。这些状态之间的偶极相互作用用于实现CNOT门。我们比较我们的建议与一个类似的硅中的磷施主原子的基础上，并讨论显着改善CNOT门时间相比，稀土实现通过较慢的偶极封锁。
2020-09-29 quant-ph
Local control theory for unitary transformations: Application to quantum computing without leakage
我们提出了一个局部最优控制策略，以产生所需的酉变换。酉变换是所有量子计算算法的核心。量子计算的许多实现使用状态的子流形，包括量子寄存器，通过外部驱动场耦合到附加介导激发态的集合。以前尝试应用控制理论来诱导量子寄存器上的幺正变换，虽然成功，但产生的脉冲在中间时间将人口从计算寄存器中驱动出来。寄存器中的总体泄漏是不可取的，因为寄存器之外的状态通常容易衰减和退相干，并且填充它们会导致最终保真度的降低。在这项工作中，我们设计了一个局部最优控制方法，实现量子寄存器上的目标酉变换，同时避免中间泄漏的计算子流形。该技术利用场到系统的相位锁定，以便消除不期望的激励。然后应用该方法对Na $_2$分子的基态电子振动能级进行SU（6）傅里叶变换。新兴的机制使用双光子共振在量子寄存器上产生变换，同时阻止单光子共振到激发态。
2004-04-13 quant-ph
Feedback-Based Quantum Algorithm for Excited States Calculation
Aalborg University（奥尔堡大学）；Kadir Has University（卡迪尔哈斯大学）
本文提出了一种基于反馈的量子算法，用于计算哈密顿量的本征态，结合了分层电路构造与新反馈律，并通过示例和量子化学应用验证其有效性。
2026-01-19 quant-ph
Unified adiabatic and diabatic excited-state description via the ensemble-variational quantum eigensolver
ICGM, Univ Montpellier, CNRS, ENSCM（蒙彼利埃大学、法国国家科学研究中心、国立高等化学学校）
本文提出了一种基于集合变分量子特征求解器的方法，用于统一处理绝热和非绝热激发态问题，并展示了如何扩展该方法以处理三个或更多耦合电子态的模型。
2026-05-20 quant-ph
Quantum self-consistent equation-of-motion method for computing molecular excitation energies, ionization potentials, and electron affinities on a quantum computer
近期量子计算机有望通过精确的分子模拟来促进材料和化学研究。一些发展已经表明，小分子的精确基态能量可以在当今的量子器件上进行评估。虽然电子激发态在化学过程和应用中起着至关重要的作用，但对近期量子器件的常规激发态计算的可靠和实用方法的探索正在进行中。受量子化学中幺正耦合团簇理论的激发态方法的启发，我们提出了一种基于运动方程的方法，在量子计算机上用变分量子本征求解器算法计算基态的激发能.我们进行数值模拟H $_2$，H $_4$，H $_2$ O，和LiH分子测试我们的量子自洽运动方程（q-sc-EOM）的方法，并比较它与其他当前国家的最先进的方法。q-sc-EOM利用自洽算子来满足真空湮没条件，这是精确计算的关键属性。它提供了对应于垂直激发能、电离势和电子亲合势的真实和尺寸密集的能量差。我们还发现，q-sc-EOM是更适合于NISQ设备上的实现，因为它预计将是更有弹性的噪声相比，目前可用的方法。
2023-02-23 cond-mat.str-el physics.chem-ph quant-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
Fast multi-qubit gates by adiabatic evolution in interacting excited state manifolds
量子计算和量子模拟可以通过级联一个和两个量子比特门和相互作用来实现。然而，对于大多数物理实现，探索脱离这种通用范式的状态组件和交互并提供对系统上更高级操作的更快或更鲁棒的访问可能是有利的。在这篇文章中，我们表明，沿激发交换相互作用的暗本征态的绝热通过可以用来实现快速多量子位Toffoli（C $_k$ -NOT）和扇出（C-NOT $^k$）门。这种机制可以通过同时激发原子到里德伯能级来实现，其特征在于共振交换相互作用。我们的理论估计和数值模拟表明，这些多量子位里德堡门是可能的，误差低于1%，高达20个量子位。激发交换机制在实验平台上是普遍存在的，我们证明了类似的多量子比特门可以在超导电路中实现。
2020-06-12 quant-ph
Efficient charge-preserving excited state preparation with variational quantum algorithms
本文提出保电荷VQD（CPVQD）算法，将对称性与守恒电荷纳入VQD框架实现维度缩减，显著提升激发态计算效率，并在最高24量子比特系统上通过GPU加速模拟验证其在高能物理、核物理和量子化学中的性能。
2024-10-18 cs.DC hep-ph physics.chem-ph
Solving excited states for long-range interacting trapped ions with neural networks
Center for Quantum Information, IIIS, Tsinghua University, Beijing 100084, China（量子信息中心，IIIS，清华大学，北京）；School of Physics, Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710049, China（物理学院，西安交通大学，西安）；Shanghai Qi Zhi Institute, Shanghai 200232, China（上海启智研究所，上海）；Lingang Laboratory, Shanghai 200031, China（临港实验室，上海）；Hefei National Laboratory, Hefei 230088, China（合肥国家实验室，合肥）
本文提出无需显式正交化的 NQES 神经网络算法，可同时高效计算多体自旋系统多个低激发态，并在长程囚禁离子模型中验证其可扩展性。
2025-06-10 cond-mat.dis-nn cs.AI cs.LG
Workflow for practical quantum chemical calculations with quantum phase estimation algorithm: electronic ground and π-π* excited states of benzene and its derivatives†
本文提出一种结合MP2赝自然轨道、活性空间CISD和误差削减技术的QPE量子化学计算工作流程，并通过苯及其衍生物的基态与π-π*激发态模拟验证其通用性。
2024-09-03 quant-ph
Orthogonal-ansatz VQE: Locating excited states without modifying a cost-function
在变分量子本征求解器（VQE）算法中的大多数文献集中于通过最小化量子计算的代价函数来寻找物理系统的基态。当需要激发态时，通常修改成本函数以包括确保与基态正交的附加项。这通常需要额外的量子线路执行和测量，增加了算法复杂度。在这里，我们提出了一个设计策略的变分分析，强制正交的候选激发态，同时仍然充分探索剩余的希尔伯特空间的子集。其结果是激发态VQE求解器，其以增加的测量复杂性换取增加的电路复杂性。随着量子误差减轻和校正变得更加精细，预计后者将变得更可取。我们展示了我们的方法与三个不同的ansatze，从一个简单的单体的例子开始，然后推广到容纳所有量子位跨越的完整的希尔伯特空间，并遵守粒子数守恒的约束希尔伯特空间。
2022-04-09 quant-ph
Symmetry Resolved Entanglement of Excited States in Quantum Field Theory II: Numerics, Interacting Theories and Higher Dimensions
在最近的一篇论文中，我们研究了复自由量子场论中零密度激发态的纠缠含量，重点研究了对称分辨纠缠熵（SREE）。零密度态是指在无限体积系统中，由高于基态的固定的有限数量的激发态组成的状态。SREE是为具有内部对称性的理论定义的，并提供了对每个对称扇区的总纠缠的贡献的度量。在我们的工作中，我们表明，这些状态的SREE的傅里叶变换的比率（即带电矩的比率）采取一个非常简单和普遍的形式，它只取决于激发的数量，统计和对称电荷以及纠缠区相对于整个系统的大小的相对大小。本文通过计算一维费米气体和复谐波链两种自由晶格理论中的荷电矩函数，为我们的公式提供了数值证据。我们还扩展了我们的结果在两个方向：通过显示，它们也适用于相互作用理论（即磁振子态）的激发态，并通过开发一个更高的维度概括的分支点扭曲场图片，导致（相互作用）高维模型的结果。
2022-10-12 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
Quantum simulations of excited states with active-space downfolded Hamiltonians
基于双幺正耦合团簇模型（DUCC）的多体技术可以将电子哈密顿量降折到低维的活性空间。可以表明，所得到的降维哈密顿量适合于量子计算。最近使用量子相位估计（QPE）算法对几个基准系统进行的研究表明，这些配方可以恢复很大一部分基态动力学相关效应，这些效应源于活动空间外的电子激发。这些结果也已在使用量子模拟器的基态势能面的研究中得到证实。在这封信中，我们研究的有效性DUCC形式主义在描述激发态。我们还强调了QPE形式主义及其随机性质的作用，发现/识别激发态或激发态过程的情况下，知识的真正的构型结构的追求后激发态是有限的或假设（由于特定的物理驱动激发态过程的兴趣）。在这种情况下，我们可以将QPE算法视为验证激发态过程的各种假设并提供统计上有意义的结果的引擎，这些结果对应于与假设的构型结构具有最大重叠的电子状态。我们说明这些想法的例子强相关的分子系统，其特征在于小的能隙和高密度的准简并态周围的费米能级。
2019-09-13 physics.chem-ph quant-ph
Quantum Krylov subspace algorithms for ground and excited state energy estimation
量子Krylov子空间对角化（QKSD）算法提供了一种低成本的替代传统的量子相位估计算法估计的基态和激发态的能量的量子多体系统。虽然QKSD算法通常依赖于使用Hadamard测试来估计$\langle ϕ_i|e^{-i\hat{H}τ}|ϕ_j \rangle$形式的Krylov子空间矩阵元素，但相关的量子线路需要具有受控多量子比特门的辅助量子比特，这对于近期量子硬件来说可能非常昂贵。在这项工作中，我们表明，广泛的一类哈密顿相关的凝聚态物理和量子化学包含对称性，可以利用，以避免使用阿达玛测试。我们提出了一个多保真度估计协议，可用于计算这些数量表明，我们的方法，当与有效的单保真度估计协议相结合，提供了一个大幅度减少电路深度。此外，我们开发了量子Krylov子空间算法的统一理论，并提出了三个新的量子经典算法的基态和激发态能量估计问题，其中每个新的算法提供了各种优点和缺点的量子计算机，门深度，经典的复杂性和稳定性的广义本征值问题的Krylov子空间内的调用总数。
2021-10-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Excitation Gaps of Ground and Excited State Energy of the Fermi-Hubbard Model Using Variational Quantum Eigensolver
本文提出融合 HVA 与 NPA 的新型 ansatz 电路，并用 COBYLA 与 L-BFGS 混合优化，计算 4×1 和 2×2 Hubbard 晶格的基态及前两个激发态能量与激发隙。
2025-08-30 quant-ph
Efficient Excited-State Calculations for Molecules Based on Contextual Subspace Method and Symmetry Optimizations
本研究结合CS方法与VQD算法，搭配自旋守恒的$\text{∼}N(θ_x,θ_y,θ_z)$块拟设，在NISQ硬件上实现资源高效的分子激发态计算，显著减少量子比特需求与优化迭代次数。
2025-06-13 quant-ph
Imaginary Time Spectral Transforms for Excited State Preparation
IBM Quantum, IBM Research Europe（IBM量子，IBM欧洲研究院）；University of Southampton（南安普顿大学）；The Hartree Centre, STFC（哈特里中心，STFC）；Yusuf Hamied Department of Chemistry, University of Cambridge（剑桥大学尤素夫·哈米德化学系）；Clarendon Laboratory, University of Oxford（牛津大学克拉伦登实验室）；SUPA, School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学物理与天文学学院，SUPA）
提出结合移位求逆机制与虚时演化的通用方法，直接制备多体量子系统在选定能量附近的激发态，经典演示了128位点无序自旋链的中谱本征态，并设计了近期量子硬件兼容的混合方案。
2026-06-06 cond-mat.dis-nn quant-ph
Quantum simulation of excited states from parallel contracted quantum eigensolvers
本文通过结合瑞利-里兹变分原理推广基态收缩量子本征求解器，提出两种激发态反厄米CQE，可同时计算任意数量量子本征态，并验证了其可扩展性及在模型和化学哈密顿量上的性能。
2023-11-08 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Quantum computing of the pairing Hamiltonian at finite temperatures
本文利用VQD、误差缓解及零温变分电路，在量子模拟器与超导量子计算机上计算四粒子配对哈密顿量的有限温度热态，结果在高温下接近精确解并呈现平滑相变。
2023-02-09 nucl-th quant-ph
Optically Resolved Excited State Hyperfine Structure of a Silicon Colour Centre in the Telecom Bands
Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；Photonic Inc.（光子有限公司）；Leibniz-Institut für Kristallzüchtung（莱布尼茨晶体生长研究所）
本研究在同位素纯化$^{28}$Si中表征单电离间隙铝施主，首次观测到电信波段硅色心激发态的光学分辨超精细结构，为量子网络等领域提供了新平台。
2026-08-03 quant-ph
Effects of ground state hyperfine shifts in quantum computing with optically hole burnt materials
本文研究了在离子掺杂晶体量子计算中，基态超精细量子比特态的恒定但随机的位移效应。利用复双曲正割脉冲可以可靠地将离子转移到电子激发态，并利用微扰方法分析了基态超精细位移的影响。该分析表明，由于超精细移位的误差在门操作期间被动态地抑制，这一事实我们归因于AC斯塔克移位。此外，我们提出了一个控制相位门，这是弹性的超精细移位的影响的实现。退相干和衰减效应包括在模拟中，以表明演示的量子门是可行的系统参数的相关范围内。
2006-09-22 quant-ph
Quantum computing with an inhomogeneously broadened ensemble of ions: Suppression of errors from detuning variations by specially adapted pulses and coherent population trapping
在无机晶体中使用稀土离子量子比特进行量子计算的提议利用了离子中光学跃迁的不均匀加宽，将单个量子比特与响应选定频率通道中辐射的离子相关联。我们发现，一类高斯复合脉冲和复杂的sech脉冲提供准确的量子比特π旋转，这是在同一时间的通道选择性的5 MHz的频率尺度和容忍0.5 MHz的偏差的离子的跃迁频率在一个单一的通道。通过离子的激发态和量子比特态的相干叠加之间的π脉冲序列产生量子比特空间中的任意角度和相位的旋转。
2003-08-06 quant-ph
Challenging Excited States from Adaptive Quantum Eigensolvers: Subspace Expansions vs. State-Averaged Strategies
本文提出态平均的 MORE-ADAPT-VQE，用于在近期量子计算机上计算强关联分子激发态，并在 H$_4$ 与 BeH$_2$ 上证明其优于 q-sc-EOM。
2025-01-07 quant-ph
Molecular Excited State Calculations with Adaptive Wavefunctions on a Quantum Eigensolver Emulation: Reducing Circuit Depth and Separating Spin States
光化学反应的定量研究需要从头计算电子激发态，但经典计算机上的精确计算受到尺度限制。变分量子紧缩（VQD）是用于计算电子激发态能量的变分量子本征求解器（VQE）的扩展，并且具有使用量子计算机解决这些缩放挑战中的一些的潜力。然而，近期可用的量子计算机只能支持有限数量的电路操作，因此降低VQD方法中的量子计算成本对其实现至关重要。在这项工作中，我们研究了使用自适应量子线路增长（ADAPT-VQE）的激发态VQD计算，一个策略，已成功地减少了资源的基态能量VQE计算。我们也利用自旋限制来分离不同自旋对称性的本征态的恢复，以减少计算的次数和误差的累积。我们创建了一个量子本征解算器仿真包-基于量子计算和量子化学（QEBAB）成就的量子本征解算器-用于测试针对使用固定长度量子线路的两种VQD方法提出的自适应过程。对于氢化锂测试案例，我们发现VQD的自旋限制自适应生长变体使用迄今为止最紧凑的电路，一致地恢复了不同核几何形状和本征态的足够的电子相关能，同时隔离了单重态和三重态流形。这项工作是进一步发展技术，提高效率的混合量子算法的激发态量子化学，开辟了利用真正的量子计算机电子激发态计算的可能性比以前预期的更快。
2021-05-21 quant-ph
Genetic-Multi-initial Generalized VQE: Advanced VQE method using Genetic Algorithms then Local Search
变分-量子-本征解算器（VQE）方法是量子计算机与经典计算机相结合的化学计算方法。该方法还可以用变分量子紧缩（VQD）方法计算出激发态的能级。然而，激发态的参数景观有许多局部极小值，结果往往被它们所捕获。因此，我们采用遗传算法然后局部搜索（GA然后LS）作为VQE方法的经典优化器。我们先用改进的遗传算法，然后用最小二乘法计算了氢分子的基态和激发态及其能量。在这里，我们使用Powell，Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno，Nelder-Mead和Newton方法作为LS的优化器。结果表明，牛顿法能以较高的精度导出基态和激发态及其能量。我们预测牛顿法是一种更有效的种子萌发方法，而且精度更高。
2021-09-05 physics.chem-ph quant-ph
