来自加州理工学院（Caltech）、微软研究AI4Science实验室和腾讯量子实验室的研究团队提出了一种突破性算法，旨在克服使用浅层量子电路实现化学准确性的挑战。他们的算法被称为CHEM，基于Clifford算子的哈密顿工程方法，并为在近期量子设备上进行实际量子计算化学提供了一条有前途的途径。
量子计算化学的主要挑战，特别是对于近期量子设备而言，是在电路深度和准确性之间寻找平衡。研究人员通过使用变分量子最优解法和硬件高效的模型，解决了这个权衡问题。结果是一种设计基于Clifford算子的哈密顿变换的方法，具有几个关键优势。
首先，该方法确保可以生成与Hartree-Fock能量相对应的一组初始电路参数。这对于在量子化学计算中获得准确结果至关重要。其次，它有效地最大化了电路参数相对于初始能量的梯度，进一步提高了准确性。重要的是，这种方法对于经典处理来说几乎没有额外开销，并且不需要额外的量子资源，因此非常高效和实用。
这种方法的一个显著成就是使用了量子硬件模拟器进行验证。研究人员能够在仅使用不到30个双量子比特门的情况下，实现了12个量子比特系统的化学准确性。这是量子计算化学领域的重要进展，让我们更接近在近期量子设备上实现实际应用的目标。
这项研究的结果为量子计算开辟了新的可能性，特别是在化学领域。随着量子硬件和算法的进一步发展，争取量子优势的竞争将继续进行。虽然量子计算机尚未超越传统计算机，但CHEM算法等突破让我们更接近量子计算真正改变各个行业的那一天。
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