Nasazení a spuštění šablony pro simulaci elektronové struktury s modelem implicitního rozpouštědla
Tato šablona, vyvinutá ve spolupráci s Cleveland Clinic, sestává z pracovního postupu pro výpočet energie základního stavu a volné energie solvatace molekuly v implicitním rozpouštědle [1]. Tyto simulace jsou založeny na metodě sample-based quantum diagonalization (SQD) [2-6] a modelu rozpouštědla integral equation formalism polarizable continuum model (IEF-PCM) [7].
Tento průvodce využívá šablonu s molekulou methanolu jako solutu, jehož elektronová struktura je simulována explicitně, a vodou jako rozpouštědlem, aproximovaným jako spojité dielektrické prostředí. Abychom zohlednili korelační efekty elektronů v methanolu a zároveň udrželi rovnováhu mezi výpočetními náklady a přesností, zahrnujeme do aktivního prostoru simulovaného pomocí SQD IEF-PCM pouze orbitaly , a volné elektronové páry. Tento výběr orbitalů je proveden metodou atomic valence active space (AVAS) s použitím atomových orbitalních komponent C[2s,2p], O[2s,2p] a H[1s], což vede k aktivnímu prostoru 14 elektronů a 12 orbitalů (14e,12o). Referenční orbitaly jsou vypočteny pomocí uzavřeného Hartree-Focka s bázovou sadou cc-pvdz.
Úvod do pracovního postupu
Tento interaktivní průvodce ukazuje, jak nahrát tuto šablonu funkce do Qiskit Serverless a spustit ukázkovou zátěž. Šablona je strukturována jako vzor Qiskit se čtyřmi kroky:
1. Shromáždění vstupů a mapování problému
Tento krok přijímá jako vstup geometrii molekuly, vybraný aktivní prostor, model solvatace, možnosti LUCJ a možnosti SQD. Následně vytvoří soubor PySCF Checkpoint, který obsahuje data Hartree-Fock (HF) IEF-PCM. Tato data budou použita v části pracovního postupu věnované SQD. Pro část LUCJ vstupní sekce také generuje data HF ve fázovém prostředí, která jsou interně uložena ve formátu PySCF FCIDUMP.
Informace ze simulace HF v plynné fázi a definice aktivního prostoru jsou přijaty jako vstup. Důležité je, že využívá také uživatelem definované informace ze vstupní sekce týkající se potlačení chyb, počtu měření (shots), úrovně optimalizace Transpileru obvodu a rozmístění Qubitů.
Generuje jednoelektronové a dvouelectronové integrály v rámci definovaného aktivního prostoru. Tyto integrály jsou pak použity pro klasické výpočty CCSD, které vrací amplitudy t2, jež využíváme k parametrizaci Circuit LUCJ.
2. Optimalizace Circuit
Circuit LUCJ je poté transpilován do ISA Circuit pro cílový hardware. Primitiv Sampler je poté vytvořen s výchozí sadou možností pro potlačení chyb za účelem řízení provádění.
3. Spuštění Circuit
Výpočty LUCJ vrací bitové řetězce pro každé měření, přičemž tyto bitové řetězce odpovídají elektronovým konfiguracím studovaného systému. Bitové řetězce jsou pak použity jako vstup pro následné zpracování.
4. Následné zpracování pomocí SQD
Tento závěrečný krok přijímá jako vstup soubor PySCF Checkpoint obsahující informace HF IEF-PCM, bitové řetězce reprezentující elektronové konfigurace předpovězené pomocí LUCJ a uživatelem definované možnosti SQD zvolené ve vstupní sekci. Jako výstup produkuje celkovou energii SQD IEF-PCM nejníže energetické dávky a odpovídající volnou energii solvatace.