一种新的量子算法解决了量子化学中的一个关键问题

美国能源部(DOE)布鲁克海文国家实验室（BNL）和纽约州立大学石溪分校的研究团队设计了一种新的量子算法，用于计算化学反应过程中特定构型的分子的最低能量。与现有的类似算法相比，新算法将显著提高计算反应分子中势能面的能力。

新算法利用了分子结构中连续变化的键长或键角产生的平滑几何变形。研究人员表示，通过这种方法他们可以非常准确地计算分子的基态，即使化学键在化学反应过程中发生断裂和重组。就量子化学而言，关键是要在基态和不存在电子态的激发态之间找到足够大的“能量间隙”，足够的间隙才能让研究人员准确追踪分子的路径。

研究人员在无噪声量子模拟器的几个示例中展示了其实用性，包括H₂O、CH₂和一个化学反应H₂+D₂→2HD，通过均匀拉伸化学键，该团队发现这种新算法解决了与大原子距离沿绝热演化路径的能隙闭合和能级交叉相关的问题。与其之前的绝热方法相比，新方法性能更稳定，精度更高。此外，保真度分析表明，即使键长变化有限，其算法仍然可以实现基态的高保真度。

来源：BNL