学习目标

学习如何使用量子变分求解器（VQE）这一量子-经典混合算法来求解分子体系（如LiH分子）的基态能量。 

环境准备

需要导入必要的依赖库，如MindSpore Quantum、SciPy等。

量子化学计算方法

量子化学的核心任务之一是求解薛定谔方程，以获取分子体系的能量和波函数。然而，直接求解含时薛定谔方程往往非常复杂，因此通常采用玻恩-奥本海默近似（BO近似），将原子核与电子的运动分离，从而简化为求解电子的定态薛定谔方程。

二次量子化

在量子化学中，二次量子化提供了一种更为抽象和系统的数学框架来描述多粒子系统。在这一框架下，哈密顿量被表示为粒子间的相互作用和动能之和。

量子变分求解器

算法原理：量子变分求解器是一种结合了量子计算和经典计算的混合算法，旨在通过变分原理来逼近分子体系的基态能量。算法的核心在于利用量子计算机来高效计算不同参数下的能量期望值，并通过经典计算机上的优化算法来优化这些参数。

变分原理：通过优化参数化的试探波函数（如UCCSD拟设），使其能量期望值逼近真实的基态能量。

初态制备

HF波函数：作为量子变分求解器的初态，通常选择Hartree-Fock波函数。

波函数拟设

1.幺正耦合簇拟设：一种常用的拟设，通过耦合簇算符对HF波函数进行修正，以更准确地描述电子关联效应。

2.分步构造：将生成UCCSD拟设的过程拆分为多个步骤，包括获取耦合簇算符、构建量子线路、以及设置变分参数的初值。