现阶段流行的含噪声的中等规模量子(Noisy Intermediate-Scale Quantum,NISQ)计算机在分子模拟中面临两大核心难题为量子线路表达受限与硬件噪声干扰。
中心高性能计算部参与的研究团队基于经典后处理思路,对量子设备测得的“双电子约化密度矩阵”施加严格的物理约束(即N-可表示性条件),并引入基于范数的距离约束,确保校正后的结果既符合物理规律,又与原始实验数据保持一致性。

基于距离约束、N-可表示性的误差校正方案
在数值模拟中,该方法对H₂、LiH和线性H₄分子的基态能量达到了近乎“完全组态相互作用”的化学精度,显著优于传统变分量子本征求解器在噪声环境下的表现。此外,团队还成功将该框架应用于C₆H₈分子的超快电子衍射信号(Ultrafast Electron Diffraction)去噪,展示了其在预测复杂实验可观测量方面的适用性。

应用于超快电子衍射模拟的信号去噪
相关研究成果已被Phys. Rev. Applied (中国科学院2区/新锐期刊2区,IF=4.4)录用并发表。共同第一作者分别是北京大学前沿计算研究中心的丁齐鸣博士、华南师范大学的彭佳伟博士(研究期间为我中心访问学者,现为香港大学博士后),中心副研究员马英晋为共同通讯作者。
该研究得到中国工程物理研究院、北京师范大学、英国剑桥大学等合作科研人员的支持和帮助,同时得到国家安全学术基金、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项及中国科学院青年创新促进会专项的支持。
相关成果:
[1] Obtaining accurate ground-state properties on near-term quantum devices,
Qi-Ming Ding#, Jiawei Peng#, Junxiang Huang, Yukun Zhang, Huiyuan Wang, Xiaosi Xu, Jiajun Ren, Yingjin Ma*, Xiao Yuan*, Phys. Rev. Appl. https://doi.org/10.1103/lx3w-w6jx.
责任编辑:郎杨琴