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【量子化学中的量子计算】自从上个世纪电子计算机问世以来 ， 计算在计算机的发展中起着基础性的作用的化学 。 数值方法计算静态和化学物质的动力学特性使化学发生了革命性的变化作为一门学科 。 随着量子理论的出现计算方面 ， 也有可能出现类似的颠覆性进展 。 本综述对当前的情况提供了全面的描述量子计算的景观对化学有帮助建立对未来进步的展望 。 量子计算机对化学有很大的帮助 。
作为我们的对量子计算机的理解不断成熟 ， 所以新方法和新技术的发展也将起到同样的作用这有利于化学反应 。 至少现在 ， 我们是这样的相信量子计算机可以帮助这些量子需要明确表示的化学计算波函数 ， 要么因为精度高由于模拟性能的要求或高系统中的纠缠度 。 在这些情况下波函数维数的指数增长使得古典电脑的操作和存储效率很低电脑 。 事实上 ， 即使对于中等规模的系统 ， 也是如此很难明确地保持整个波函数 。
作为量子硬件和软件社区继续取得快速进展 ， 起着直接作用量子化学中的量子计算变得更加清晰 。 虽然看起来需求是不会短缺的新古典方法 ， 具体古典替代带有量子计算的子程序可以改进化学预测的准确性和易处理性 。 这也提出了一个新的挑战:先进的量子算法量子化学需要量子的协同作用信息理论和经典量子化学技术问题 。 虽然这两个领域密切相关 ， 但事实并非如此根据不同的学科前者从物理和计算机科学 ， 后者来自化学 。
在这篇综述中 ， 我们的目标是对来自每个背景为了弥合这一差距而激发新的的发展 。 我们将描述量子计算方法可以用来替代或增强经典量子化学方法和调查的最先进的阵列 。 量子计算技术有一天可能会成为密度泛函理论 。 量子计算机是量子系统初始化、充分控制和测量 ， 以便执行计算任务有很多候选人量子计算机的物理实现有前途的建议包括离子阱 ， 超导体系架构 ， 量子光学 ， 氮空位中心 ， 核磁共振 ， 拓扑量子位 ， 中性原子和量子点 。
按照要求执行在这篇综述中 ， 便于抽象描述计算远离特定的物理实现 。 然而 ， 对于一个具体的例子 ， 在离子阱的情况量子计算 ， 一种方法是利用捕获的离子 ， 量子计算包括捕获离子排成一列 ， 改变价电子的集合离子的量子态 ， 通过一系列精确的激光脉冲 ， 测量了两个塞曼州的占领每个离子都有轨道流形 。 而不是指被捕获离子的能级 ， 我们称之为抽象的量子计算机 ， 即两者之间的相互作用 。
一级量子系统称为量子位或量子位 。 而不是激光脉冲 ， 抽象量子计算机的操作酉变换 。 经过一系列的酉转换时 ， 每个量子位被测量 ， 返回一个二进制结果标记为“0”或“1” 。 一个经典的计算过程可以分解为基本的逻辑运算 ， 例如与运算 。 类似地 ， 控制局部幺正运算 ， 称为量子门 ， 可以作为基本运算来使用应用在量子比特上 。 量子计算的新颖性是从“纠缠”量子位的过程中衍生出来的 。
就像原子轨道不能恰当地描述分子电子波函数 ， 纠缠的量子位不能独立确定的量子态 。 在设计一个量子门序列称为量子电路 ， 输出一个问题的解决方案 ， 纠缠量子门能负担得起的捷径 。 构造量子的过程 ， 为解决某一特定问题而设计的电路称为量子算法 。 就像一个经典的算法量子算法的性能特征是基本操作的数量和运行时间 。
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