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对经典计算机上的虚拟时间演化进行了总结 。 本质上 ， 在一台经典计算机上 ， 人们对每个波函数统计样本 ， 执行假想的时间进化收集可观测数据 ， 如基态能量估计 。 在这个过程中 ， 一个与量子试验相关的约束引入波函数来控制符号问题 。 执行受时间限制的演化 ， 是唯一需要计算的量 。 在量子计算机中是试验波函数 ， 以及虚时间波函数的统计样本 。
虽然我们的方法通常适用于任何形式的紧张的QMC ， 但在这里我们讨论了一个实验演示 ， 算法使用QMC的一个实现称为辅助域 。 作为单行列式平均场试验波函数最广泛使用的是经典形式的试探函数 。 由于AFQMC的效率 ， 这里我们用“AFQMC”来表示AFQMC具有平均场试验波函数 。 讨论作为第一个例子 ， 我们演示了量子原语用来对含有8个量子位的H4分子进行实验 。
我们的8个自旋轨道量子实验波函数 ， 由一个价键波函数组成完美的配对状态和硬件高效的量子电路与离线单粒子旋转 ， 这将是典型的困难 ， 很难使用作为试验波函数的AFQMC 。 电路显示了这个试验波函数是如何有效的在量子计算机上准备的 。 在这个量子位实验中 ， 我们考虑一个正方形几何中的空间 ， 及其分解成四个氢原子 。 该系统常被用作量子化学中电子相关器件的实验台 。
我们使用来执行计算高斯基集:最小基集和相关一致四基集 。 后者的基础集的大小和精度是进行直接比较所需要的实验室实验 。 当描述它的基态时系统中有两个同等重要的简并平均场态 。 这使得AFQMC具有较高的单平均场试验波函数不可靠的 。 此外 ， 一种通常被称为“黄金标准”的方法经典方法 。 即 ， 耦合集群与单、双和扰动三元组CCSD在该系统中也表现不佳 ， 很好地说明了量子计算的困难 。
通过比较它们在两个不同基集中的原子化能的精确值 。 这两种方法都显示了显著的误差大于“化学精度” 。 能从实验重构出的量子实验有一定的偏差可达33千卡摩尔 。 量子设备上的噪音我们的量子实验的质量远非理想 。 导致误差高达10千卡摩尔在原子化能中 。 然而 ， QC-AFQMC减少了这种错误 ， 显著地 ， 并达到了化学准确性在两个基地 。
值得注意的是我们甚至在更大的基础上也能达到这种精度 ， 其中变分在没有噪声的情况下 ， 量子实验的能量远非精确 。 如补充部分所示 ， 对于较大的基集 ， 我们利用量子获得剩余的“虚”相关能在少量的轨道上使用资源来在大量的轨道上进行AFQMC计算 ， 而没有额外的开销量子计算机 。 此功能使我们实现与最先进的古典方法竞争 。 类似的虚拟相关能源策略已在以前讨论但是 ， 与我们的方法不同 ， 这些策略来了度量开销很大 。
【波函数控制符号】解开量子的结果 ， 在图2b c中我们展示了试验的演变 。 能量作为在设备上进行的测量的数量的函数 。 尽管有明显的噪音 。 在多次测量后 ， QC-AFQMC达到化学准确的同时应对潜在的相当大的剩余偏差量子试验 。 接下来 ， 我们来看一个更大的例子 ， 它总共需要我们的量子实验中有12个量子位 。 这里有一个更简单的量子实验 ， 仅取波\u0002函数的价键部分 ， 用于QC-AFQMC 。 我们检查势能面从压缩到伸长的几何形状 ， 这是另一个经典量子化学的常见基准问题 。
