Applicazioni del Variational Quantum Eigensolver (VQE) per la chimica computazionale

Il progetto

I calcoli di struttura elettronica vengono eseguiti utilizzando l’equazione di Schrödinger indipendente dal tempo. Questi calcoli però sono computazionalmente costosi e difficili da far convergere. Questo problema deriva dai tentativi di recuperare i contributi della correlazione elettronica.

L’utilizzo dei computer quantistici dovrebbe migliorare la velocità e la qualità di questi calcoli. Sfruttando la sovrapposizione (superposition), un computer quantistico può esplorare più stati contemporaneamente, una proprietà che scala esponenzialmente con il numero di qubit del computer. Ci si aspetta inoltre una riduzione degli errori, poiché si riducono le approssimazioni intrinseche negli algoritmi classici, e gli algoritmi quantistici dovrebbero tenere conto in modo naturale della correlazione elettronica.

La metodologia di codifica adattata alla simmetria (symmetry-adapted encoding), sviluppata da Picozzi e Tennyson, può essere utilizzata per ridurre il numero di qubit necessari per un sistema molecolare di un qubits , rendendo possibile calcolare direttamente le energie molecolari utilizzando computer quantistici di piccole dimensioni.

Abbiamo identificato un piccolo insieme di molecole leggere composte da combinazioni di H ed He, che possono essere testate utilizzando l’approccio ibrido VQE direttamente sul computer quantistico Triangulum interno e, in seguito, su strumentazione più avanzata. I calcoli sono in corso.