Un Eigensolver Cuántico Variable Basado en el Esquema de Medición Adaptado a Simulaciones de Enlace Estrecho...

Área de la Ciencia:

• La computación cuántica
• Física computacional
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• Los cálculos precisos de la estructura electrónica son cruciales para la ciencia de los materiales.
• El Variational Quantum Eigensolver (VQE) es un algoritmo cuántico prometedor para tales tareas.
• Los métodos actuales de EQV se enfrentan a desafíos en la eficiencia computacional para sistemas grandes.

Objetivo del estudio:

• Proponer un esquema de medición rentable para la EQV en simulaciones atómicas.
• Mejorar la eficiencia computacional de la EQV para los cálculos de la estructura electrónica.
• Proporcionar una guía práctica para las simulaciones de unión apretada (TB) en dispositivos cuánticos.

Principales métodos:

• Construyendo un Hamiltoniano TB disperso usando geometría de celosía de abajo hacia arriba.
• Representación del hamiltoniano como una combinación lineal de operadores de base estándar (SB).
• Emplear un circuito de medición extendido de Bell para la medición simultánea de múltiples operadores SB para reducir el número de circuitos.

Principales resultados:

• El esquema VQE propuesto determina con precisión las energías de brecha de banda de las supercélulas de haluro metálico y perovskita.
• El esquema demuestra una eficiencia computacional superior en comparación con los métodos de agrupación de Pauli basados en la conmutatividad.
• Aplicado con éxito VQE a las estructuras atómicas confinadas tridimensionales.

Conclusiones:

• El esquema de medición VQE desarrollado ofrece un enfoque rentable para las simulaciones atómicas.
• Este método mejora significativamente la eficiencia computacional para las simulaciones de TB.
• El trabajo proporciona un marco práctico para los cálculos de matriz hermética en dispositivos NISQ.