蒂莉，朱尔斯;陈洪祥;曹树祥;达里奥·皮科齐;卡纳夫·塞蒂亚;李莹;爱德华·格兰特;莱昂纳德·沃斯尼格;伊万·伦格;乔治·H·布斯。;乔纳森·丁尼生 变分量子本征解算器：方法和最佳实践综述。 （英语） Zbl 1510.81052号 物理学。众议员。 986, 1-128 (2022). 摘要：由Peruzzo等人（2014）首次开发的变分量子本征解算器（或VQE）近年来受到了研究界的极大关注。它使用变分原理计算哈密顿量的基态能量，这是量子化学和凝聚态物理的核心问题。由于这些多电子系统指数增长电子波函数的精确建模所面临的计算限制，传统计算方法的准确性受到了限制。VQE可用于在多项式时间内模拟这些复杂波函数，使其成为量子计算最有前景的近期应用之一。一个重要的优点是，已经证明变分算法对量子硬件中的噪声具有一定程度的恢复能力。找到一条路径来浏览相关文献已迅速成为一项压倒性的任务，许多方法有望改进算法的不同部分，但没有明确描述不同部分是如何结合在一起的。文献中也广泛讨论了该算法的潜在实用优势，但得出了不同的结论。尽管有强大的理论支持表明单个VQE组件具有良好的伸缩性，但研究指出，它们的各种前因子可能太大，无法实现量子计算相对于传统方法的优势。本综述旨在梳理相关文献，全面概述算法不同部分的进展，并讨论VQE实现其承诺的基础研究领域。详细回顾了算法的所有不同组成部分。这些包括量子计算机上哈密顿量和波函数的表示，寻找基态能量的优化过程，量子误差的后处理缓解，以及建议的最佳实践。我们确定了未来研究的四个主要领域：（1）减少电路重复所需的最佳测量方案；（2） 跨多台量子计算机的大规模并行化；（3） 克服大型系统优化过程中可能出现的消失梯度的方法，以及优化所需的迭代次数如何随系统大小而变化；（4） 量子噪声对VQE的影响程度，以及这种噪声是否可以以可控的方式加以缓解。随着量子计算硬件规模的扩大和噪声水平的降低，这些开放研究问题的答案将决定VQE实现量子优势的途径。 引用于7文件 MSC公司： 81页68 量子计算 30摄氏度70 共形和拟共形映射的极值问题，变分方法 第81页，共15页 量子测量理论、态操作、态准备 60小时40 白噪声理论 81V70型 多体理论；量子霍尔效应 第82页第15页 液体统计力学 82D20型 固体统计力学 2002年1月 与量子理论有关的研究博览会（专著、调查文章） 关键词：量子计算;变分法;噪声中尺度量子器件;电子结构;量子化学;多体物理学 软件：LBFGS-B型;QISKit公司;开放QEMIST;飞镖;亚当;ReCirq公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{J.Tilly}等人，《物理学》。代表986，1-128（2022；Zbl 1510.81052） 全文： 内政部 arXiv公司 OA许可证 参考文献： [1] Benioff，P.，《计算机作为物理系统：以图灵机器为代表的计算机微观量子力学哈密顿模型》，J.Stat.Phys。，22, 5, 563-591 (1980) ·Zbl 1382.68066号 [2] Feynman，R.P.，《用计算机模拟物理》，国际。J.理论。物理。，21, 6-7, 467-488 (1982) [3] Chuang，I.L。；Gershenfeld，N。；Kubinec，M.，《快速量子搜索的实验实现》，Phys。修订稿。，80, 15, 3408-3411 (1998) [4] 琼斯，J.A。；Mosca，M.，核磁共振系综量子计算机上的近似量子计数，Phys。修订稿。，83, 5, 1050-1053 (1999) [5] Leung，D.W。；Chuang，I.L。；山口，F。；Yamamoto，Y.，量子计算耦合逻辑门的高效实现，物理学。版本A，61，4（2000） [6] Vandersypen，L.M.K。；斯特芬，M。；Breyta，G。；Yannoni，C.S。；Sherwood，M.H。；Chuang，I.L.，利用核磁共振对Shor量子因子分解算法的实验实现，Nature，414，6866，883-887（2001） [7] 哈夫纳，H。；Hänsel，W。；Roos，C.F。；Benhelm，J。；Chek-al-kar，D。；Chwalla，M。；Körber，T。；美国拉波尔。；里贝，M。；施密特，P.O。；贝彻，C。；Gühne，O。；杜尔，W。；Blatt，R.，囚禁离子的可伸缩多粒子纠缠，《自然》，438，7068，643-646（2005） [8] 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