Reducción de Conteo de Qubits mediante Optimización Orbital Constrainada Ortogonalmente para Solucionadores Cuánticos de Estado Excitado Variacional

Proponemos un esquema de optimización orbital promediada por estados para mejorar la precisión de los estados excitados del Hamiltoniano de estructura electrónica para su uso en computadoras cuánticas de corto plazo. En lugar de parametrizar el operador de rotación orbital de la manera convencional como una exponencial de una matriz antihermítica, parametrizamos la rotación orbital como una matriz unitaria parcial general. Mientras que los métodos de optimización orbital convencionales minimizan la energía promediada por estados utilizando pasos sucesivos de Newton de la expansión de Taylor de segundo orden de la energía, el método presentado aquí optimiza la energía promediada por estados utilizando un método de proyección de gradiente con restricción ortogonal que no requiere ninguna aproximación de expansión. A través de un extenso benchmarking del método en varios sistemas moleculares pequeños, encontramos que el método es capaz de producir resultados más precisos que el FCI de base fija mientras utiliza simultáneamente menos qubits. En particular, mostramos que para H2, el método es capaz de igualar la precisión del FCI en la base cc-pVTZ (56 qubits) mientras utiliza solo 14 qubits.