化学、材料体系的模拟很可能会成为量子计算机最先颠覆的行业。变分量子特征值求解算法  (variational quantum eigensolver, VQE) 在近期含噪声中等规模器件上表现出应用于化学模拟的巨大潜力。2020 年，Google 公司利用 “悬铃木” 量子芯片实现了二亚胺 (N2H2) 异构化反应过程的量子计算，相关成果发表于《Science》杂志。然而，近期可实现的量子硬件的尺寸和保真度仍然面临着明显的限制，这对利用量子计算机模拟更加真实的化学、材料体系提出了挑战。

针对这一问题，字节跳动 AI Lab Research 团队联合清华大学化学系帅志刚课题组、中科院计算所孙晓明课题组、北京大学袁骁课题组和牛津大学孙金钊博士提出了利用密度矩阵嵌入理论 (Density Matrix Embedding Theory, DMET) 结合能量排序 VQE (energy-sorting VQE, ESVQE)，减少分子体系模拟所需要的比特数和线路深度，这是首个系统性的研究大规模分子体系的量子计算模拟的方法。此外，本次工作首次实现仅用 16 比特的量子计算机模拟 144 比特规模的 C18，并准确地预测了其稳定的几何结构，相关研究成果于 2022 年发表于国际顶级刊物《Chemical Science》杂志上。

论文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2022/SC/D2SC01492K

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