Banca de QUALIFICAÇÃO: AMANDA MARQUES DE LIMA

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: AMANDA MARQUES DE LIMA
DATA : 13/05/2026
LOCAL: DEFESA REMOTA
TÍTULO:

DESENVOLVIMENTO DE NOVAS ESTRATÉGIAS EM COMPUTAÇÃO

QUÂNTICA VARIACIONAL PARA O CÁLCULO PRECISO DE

PROPRIEDADES MOLECULARES E ENERGÉTICAS

PALAVRAS-CHAVES:

Computação Quântica; VQE; 1-RDM; Orbitais Localizados; Dissociação

Molecular.

PÁGINAS: 117
RESUMO:

A complexidade exponencial associada aos métodos de estrutura eletrônica em computado

res clássicos impõe severas limitações à simulação de sistemas moleculares complexos. Neste

contexto, o Variational Quantum Eigensolver (VQE) surge como alternativa promissora,

combinando medições em computadores quânticos e otimizações em computadores clássicos.

Apesar dos avanços, este algoritmo ainda enfrenta desafios na descrição precisa da energia

e de propriedades moleculares. Este trabalho tem como objetivo implementar e investigar

modificações no VQE que permitam aprimorar a precisão das energias e das propriedades

moleculares obtidas. A investigação foi conduzida em três abordagens complementares: (i)

Comparação de diferentes circuitos quânticos e tamanhos de espaço ativo no desempenho

do VQE; (ii) Propostas de modificações no VQE para realizar a otimização conjunta da

energia e da matriz de densidade reduzida de uma partícula (1-RDM); (iii) Análise do

efeito da base orbital, usada para construir o Hamiltoniano, no desempenho do VQE.

Essas abordagens foram avaliadas em geometrias de dissociação do CH+ 5 em diferentes

espaços ativos. A escolha do circuito quântico e do espaço ativo impacta significativamente

o desempenho do algoritmo. Circuitos com base química (k-UpCCGSD e UCCSD), em

geral, apresentam um melhor desempenho comparado aos circuitos hardware-efficient.

Contudo, quanto maior o espaço ativo, menos precisos são os resultados obtidos. As

variantes do VQE propostas que envolvem a otimização conjunta da energia e da 1-RDM

melhoraram significativamente a descrição das propriedades moleculares e energéticas,

exigindo apenas alguns passos adicionais de otimização. A inclusão de informações sobre a

1-RDM na função de custo do algoritmo gerou melhores resultados do que apenas adicionar

sua convergência como critério na otimização. Também foi observado que a precisão e o

número de passos de otimização podem ser influenciados pela escolha da base dos orbitais

moleculares. A utilização de métodos correlacionados (MP2) para construir o Hamilto

niano apresentou melhores resultados do que o VQE com orbitais canônicos. Localizar

os orbitais mostrou melhorias evidentes em geometrias no CH+ 5 em equilíbrio ou pouco

dissociado. As metodologias propostas mantêm a estrutura simples do VQE, evitando

etapas computacionalmente custosas, como a reconstrução iterativa de hamiltonianos. Esse

conjunto de estratégias oferece um caminho promissor para ampliar a aplicabilidade dos

algoritmos variacionais em simulações computacionais.

MEMBROS DA BANCA:
Externo à Instituição - NELSON HENRIQUE MORGON - UNICAMP
Externo ao Programa - 2316177 - DANIEL FELINTO PIRES BARBOSA - nullInterno - 3340257 - DENYS EWERTON DA SILVA SANTOS
Presidente - 1134371 - RICARDO LUIZ LONGO