凝聚相中的分子量子动力学模拟是化学领域的长期挑战之一。束缚离子Trapped-ion量子系统，可作为化学动力学模拟-量子模拟的平台，这超出了当前经典-数字模拟的范围。为了确定这些模拟的“量子优势”，需要对噪声硬件上的类analog-量子模拟和经典数字算法进行性能分析。
近日，美国 杜克大学（Duke University）Mingyu Kang，David N. Beratan & Kenneth R. Brown等，在Nature Reviews Chemistry上发表综述文章，比较了噪声模拟束缚离子模拟器和几种经典-数字方法，在模拟具有线性电子振动耦合的模型分子哈密顿动力学中的应用。
还描述了几个通常用于模拟分子系统的简单哈密顿量，这些哈密顿量可用现有的，或新出现的捕获离子硬件来模拟。这些哈密顿量还可作为使用束缚离子模拟器的跳板 stepping stones，用于超出经典数字方法范围的系统。
最后，还确定了相对于类量子模拟，经典数字模拟似乎具有最弱性能的动力学机制。这些制度可提供最容易实现的成果，以充分利用潜在的量子优势。
Seeking a quantum advantage with trapped-ion quantum simulations of condensed-phase chemical dynamics.
基于束缚离子量子模拟凝相化学动力学寻求量子优势。
图1: 从方程 (5)模拟模型哈密顿量的经典（含时密度矩阵重整化群和Ehrenfest）和量子（束缚离子）方法。
文献链接
Kang, M., Nuomin, H., Chowdhury, S.N. et al. Seeking a quantum advantage with trapped-ion quantum simulations of condensed-phase chemical dynamics. Nat Rev Chem (2024).
https://doi.org/10.1038/s41570-024-00595-1
https://www.nature.com/articles/s41570-024-00595-1
本文译自Nature。
来源：今日新材料
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