양자 선택 컨피규레이션 상호작용

본 연구는 노이즈가 있는 양자 장치에서 다전자 해밀토니안의 바닥 및 들뜬 상태 에너지를 계산하는 하이브리드 양자-고전 알고리즘인 양자 선택 컨피규레이션 상호작용(QS-CI)을 제안한다. QS-CI는 양자 컴퓨터로 근사 바닥 상태를 준비한 후, 계산 기저에서 상태를 샘플링하여 바닥 상태 재현에 중요한 전자 컨피규레이션을 식별한다. 이렇게 선택된 중요 컨피규레이션들로 구성된 부분 공간에서 해밀토니안을 고전 컴퓨터로 대각화하여 바닥 상태 에너지와 해당 고유 벡터를 얻는다. 들뜬 상태 에너지도 유사한 방식으로 도출 가능하다. 이 방법은 노이즈가 있는 양자 장치를 부분 공간 정의에만 사용하므로 통계적 및 물리적 오류에 강건하다. 결과적인 바닥 상태 에너지는 오류 존재 시에도 변분 원리를 엄격히 만족한다. 또한, 부분 공간의 명시적인 고유 벡터를 알 수 있어 추가적인 양자 비용 없이 다양한 연산자의 기댓값을 추정할 수 있다. 수치 시뮬레이션과 8큐비트 분자 해밀토니안에 대한 양자 장치 시연을 통해 제안된 방법론의 타당성을 검증했다. 이 알고리즘은 수십 큐비트 양자 장치와 고성능 고전 컴퓨팅 자원을 활용하여 난해한 분자 문제를 해결할 잠재력을 가진다.