VQE 분자 바닥 상태 에너지 보정

변분 양자 고유값 분석기(VQE)는 근미래 양자 하드웨어에서 분자 바닥 상태 에너지를 계산하는 확장성 있는 방법을 제공하지만, 시스템 규모가 커질수록 정확도가 급격히 저하됩니다. 이는 하드웨어 효율적인 안자츠(ansatz)가 전체 상관관계 부분 공간을 포괄하지 못하기 때문입니다. 본 연구에서는 VQE와 Hartree-Fock(HF) 에너지 간의 차이에 기반하여 훈련된 물리 정보 릿지 회귀 보정 모델을 제안합니다. 이 모델은 추가 양자 자원 없이 후처리 단계로 적용됩니다. VQE-HF 에너지 차이(ΔE), 그 제곱(ΔE²), 활성 공간 큐비트 수, 활성 전자 수, 그리고 두 개의 교차항 상호작용을 특징으로 사용하여 안자츠 오류의 주요 원인을 저차원적이고 해석 가능한 형태로 포착합니다. H₂, H₂O, NH₃, CH₄, C₂H₆, CH₃OH 분자에 대해 STO-3G 기저 세트와 2층 Ry-CNOT 하드웨어 효율 안자츠를 사용하는 상태 벡터 VQE 시뮬레이터로 모델을 검증했습니다. 교차 분자 일반화 능력을 평가하기 위해 CO₂, N₂, HCN에 대해 훈련되지 않은 조건과 훈련된 조건 모두에서 추가 테스트를 수행했습니다. 그 결과, 절대 에너지 오차는 원본 VQE의 0.02–0.79 Ha 범위에서 보정 후 0.0007–0.094 Ha로 감소하여 CASCI 참조 값 대비 3배에서 640배의 개선을 보였습니다. 제로샷 일반화 테스트에서는 9–58배의 개선을 달성했으며, 훈련 세트에 분자를 포함하면 여러 경우에서 결과가 한 자릿수 더 향상되었습니다. 세 가지 확장 분자는 훈련되지 않은 설정에서 4–6배, 훈련 후 5–6배의 개선을 보여 화학적으로 구별되는 시스템 간 전이 가능성에 대한 예비 증거를 제공합니다. 이러한 결과는 VQE-HF 에너지 차이가 상관 에너지 포화에 대한 물리적으로 전이 가능한 정보를 인코딩하며, 심지어 가장 작은 훈련 세트도 근미래 양자 화학에 실용적으로 유용한 보정을 생성할 수 있음을 시사합니다.