Preparazione efficiente in termini di risorse hardware dello stato fondamentale mediante evoluzione immaginaria variazionale di Majorana

Abstract degli autori

Circuiti compatti per la preparazione dello stato fondamentale sono essenziali per la chimica quantistica fault-tolerant di prima generazione. Presentiamo Variational Imaginary-time Majorana Evolution (VIME), un algoritmo di pre-addestramento classico che estende l’evoluzione immaginaria variazionale quantistica proiettata su operatori (OVQITE) alla struttura elettronica molecolare, utilizzando un unico grafo surrogato di propagazione di Majorana (MP) compilato. Abbiniamo VIME a un ansatz Unitary Product State a tasselli compresso (c-tUPS), che sviluppiamo per ridurre sia i costi della simulazione classica sia quelli della preparazione degli stati quantistici. Nel complesso di rutenio fortemente correlato TLD-1411, i calcoli nello spazio attivo, che richiedono fino a 52 qubit, raggiungono la precisione chimica rispetto alle energie di riferimento DMRG, con errori energetici circa $400\times$ inferiori a quelli ottenuti con la propagazione variazionale di Majorana basata su ADAPT-VQE (ADAPT-VMPE). Nella serie di aceni fortemente multiriferimento, fino all’eptacene (60 qubit), VIME eguaglia o migliora l’accuratezza energetica riportata da MP nei punti di confronto con ADAPT-VMPE, utilizzando fino a $26\times$ meno CNOT e una profondità a due qubit inferiore di $167\times$. Questi risultati indicano che il pre-addestramento classico in tempo immaginario di ansatz variazionali compressi è una strada promettente per preparare gli stati fondamentali molecolari in modo efficiente in termini di risorse.