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解決的問題

Qiskit Nature 提供一個框架，用於使用量子計算演算法解決量子力學自然科學問題。它透過利用量子演算法來尋找基態與激發態、測量偶極矩，以及求解伊辛模型與費米-哈伯德模型等格點模型，解決了在古典電腦上模擬複雜自然系統（如分子的電子結構與振動結構）的困難。

工作原理

該框架透過多個整合模組運作：

• 資料載入：從化學驅動程式或特定檔案格式匯入資料。
• 算子建構：處理二次量子化算子的建構與操作。
• 空間轉換：將問題從二次量子化形式轉換為量子執行所需的量子位元空間。
• 電路程式庫：提供專為自然科學問題設計的變分形式（試波函數）程式庫。
• 演算法整合：提供專用工具，簡化使用通用量子演算法（透過 Qiskit Algorithms）進行科學特定任務的流程。

適用對象

專為希望使用量子計算模擬分子系統與格點模型的量子化學、物理與自然科學領域的研究人員與開發者設計。

主要亮點

• 廣泛的科學支援：能夠處理電子結構、振動結構以及格點模型（伊辛、費米-哈伯德）。
• 化學驅動程式整合：與 PySCF、PSI4 和 Gaussian 16 等古典化學軟體整合。
• 記憶體優化：支援 sparse 套件，以減少大規模計算的記憶體需求。
• 張量收縮優化：與 opt_einsum 整合，優化張量收縮。