分會(huì)

第二十六分會(huì)：電子結(jié)構(gòu)理論及其應(yīng)用

摘要

量子計(jì)算化學(xué)使用量子計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)體系，具有解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)難以處理的化學(xué)和材料科學(xué)中的復(fù)雜問題的潛力。近年來，隨著量子計(jì)算硬件的質(zhì)量和可用性不斷提高，使用量子計(jì)算機(jī)模擬微觀化學(xué)體系成為了可能。然而，大多數(shù)量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)仍然受限于較小數(shù)量的量子比特和非常短的電路深度（Noisy Intermediate Scale Quantum, NISQ）。在可預(yù)見的未來，量子算法的經(jīng)典模擬將在研究和分析量子計(jì)算化學(xué)算法的性能和可行性方面發(fā)揮重要作用。 TenCirChem是一個(gè)模擬量子計(jì)算化學(xué)算法的開源Python庫(kù)。TenCirChem具有易于使用的高級(jí)接口，使用戶可以只需幾行代碼即可優(yōu)化分子能量或模擬量子動(dòng)力學(xué)。同時(shí)，TenCirChem具有高度的靈活性和可定制性，以便于新算法的快速搭建和驗(yàn)證。通過利用緊湊的量子態(tài)和激發(fā)算符表示以及強(qiáng)大的TensorCircuit量子電路模擬軟件框架，TenCirChem在模擬無噪聲和有噪聲量子電路時(shí)表現(xiàn)出極高的性能。例如，它可以在單個(gè)GPU節(jié)點(diǎn)上計(jì)算UCCSD/6-31G(d)水平下水分子的勢(shì)能面，其中只有O原子的1s軌道凍結(jié)，對(duì)應(yīng)于34個(gè)量子比特和565個(gè)獨(dú)立參數(shù)的含參數(shù)量子電路。模擬得到的平衡鍵長(zhǎng)相對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅有0.01?的誤差。TenCirChem為量子計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域的研究人員提供了一個(gè)簡(jiǎn)便易用而功能強(qiáng)大的工具。

關(guān)鍵詞

量子計(jì)算;電子結(jié)構(gòu);量子動(dòng)力學(xué);高性能計(jì)算

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