Résumé - Effets de l'optimisation de la matrice de densité réduite d'un particle dans les solveurs variationnels quantiques des eigenvalues

Effets de l'optimisation de la matrice de densité réduite d'un particle dans les solveurs variationnels quantiques des eigenvalues

2025-07-10 11:48:34

{"Amanda Marques de Lima","Erico Souza Teixeira","Eivson Darlivam Rodrigues de Aguiar Silva","Ricardo Luiz Longo"}

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L'article "Effects of One-Particle Reduced Density Matrix Optimization in Variational Quantum Eigensolvers" par Amanda Marques de Lima et collègues explore l'optimisation de la matrice de densité réduite d'un particule (1-RDM) dans le cadre du solveur d'éigenvaleurs quantiques variationnel (VQE). Le VQE est une méthode prometteuse pour simuler les systèmes moléculaires sur des ordinateurs quantiques à court terme. L'étude se concentre sur l'amélioration de l'exactitude de l'énergie et des propriétés moléculaires en optimisant le 1-RDM, ce qui est crucial pour décrire les propriétés sensibles aux fluctuations du 1-RDM, telles que les forces, les moments dipolaires et les charges atomiques. Les chercheurs ont mis en œuvre un algorithme en deux étapes qui optimise à la fois l'énergie et le 1-RDM. La première étape se concentre sur la minimisation de l'énergie, tandis que la seconde étape ajoute une pénalité pondérée à la fonction de coût pour promouvoir l'amélioration simultanée de l'énergie et du 1-RDM. L'approche a été testée et validée pour les ansätze k-UpCCGSD et GateFabric avec des espaces actifs (4,4) et (2,2), respectivement. Pour k-UpCCGSD, qui produit des énergies proches de CISD, l'optimisation du 1-RDM n'a eu peu d'effet sur l'énergie mais a amélioré significativement les propriétés électroniques telles que la densité électronique, les moments dipolaires et les charges atomiques. Pour GateFabric, qui a initialement montré des écarts d'énergie plus élevés par rapport à CISD, l'optimisation du 1-RDM a amélioré considérablement à la fois l'exactitude de l'énergie et la qualité du 1-RDM. Ces résultats montrent que l'optimisation simultanée de l'énergie et du 1-RDM est une stratégie efficace pour améliorer l'exactitude des énergies et des propriétés moléculaires dans les algorithmes quantiques variationnels. L'étude met en lumière l'importance de considérer le 1-RDM dans le VQE pour des prédictions plus fiables des propriétés moléculaires, en particulier dans les systèmes avec une forte corrélation électronique. La méthode proposée offre une amélioration simple et viable en termes de calcul pour le VQE, ce qui en fait une ressource précieuse pour les simulations de l'époque NISQ où les ansätze sont souvent superficiels et sensibles au bruit.