Kvantna simulacija baterijskih materialov z uporabo ionskih psevdopotencialov

Časovni žig: 10. julij 2023 9
Izvorno vozlišče: 2166173

Modjtaba Shokrian Zini1, Alain Delgado1, Roberto dos Reis1, Pablo Antonio Moreno Casares1, Jonathan E. Mueller2, Arne-Christian Voigt2in Juan Miguel Arrazola1

1Xanadu, Toronto, ON, M5G 2C8, Kanada
2Volkswagen AG, Berliner Ring 2, 38440 Wolfsburg, Nemčija

Se vam zdi ta članek zanimiv ali želite razpravljati? Zaslišite ali pustite komentar na SciRate.

Minimalizem

Ionski psevdopotenciali se pogosto uporabljajo v klasičnih simulacijah materialov za modeliranje efektivnega potenciala zaradi jedra in jedrnih elektronov. Modeliranje manjšega števila elektronov eksplicitno povzroči zmanjšanje števila ravninskih valov, potrebnih za natančno predstavitev stanj sistema. V tem delu predstavljamo kvantni algoritem, ki uporablja psevdopotenciale za zmanjšanje stroškov simulacije periodičnih materialov na kvantnem računalniku. Uporabljamo algoritem za ocenjevanje kvantne faze, ki temelji na kvantizaciji, ki uporablja prvo kvantizacijsko predstavitev Hamiltoniana v osnovi ravnih valov. Rešujemo izziv vključevanja kompleksnosti psevdopotencialov v kvantne simulacije z razvojem visoko optimiziranih kompilacijskih strategij za kbitizacijo Hamiltoniana. To vključuje linearno kombinacijo enotne razgradnje, ki izkorišča obliko ločljivih psevdopotencialov. Naše strategije uporabljajo podprograme kvantnega pomnilnika samo za branje kot učinkovitejšo alternativo kvantni aritmetiki. Ocenjujemo računske stroške uporabe našega algoritma za simulacijo katodnih materialov s presežkom litija za baterije, kjer so potrebne natančnejše simulacije za obveščanje o strategijah za pridobitev reverzibilnega dostopa do presežne zmogljivosti, ki jo ponujajo. Ocenjujemo število kubitov in Toffolijevih vrat, potrebnih za izvedbo dovolj natančnih simulacij z našim algoritmom za tri materiale: litijev manganov oksid, litijev nikelj-manganov oksid in litijev manganov oksifluorid. Rezultat naših optimiziranih strategij kompilacije je kvantni algoritem, ki temelji na psevdopotenciali, s skupno Toffolijevo ceno, ki je za štiri velikostne rede nižja od prejšnjega stanja tehnike za natančno ciljno natančnost.

► BibTeX podatki

► Reference

[1] [Abramowitz in Stegun (1974. abramowitz1964priročnik Milton Abramowitz in Irene A. Stegun. Priročnik matematičnih funkcij s formulami, grafi in matematičnimi tabelami, zvezek 55. Dover Publications, 1974.

[2] Gian-Luca R Anselmetti, David Wierichs, Christian Gogolin in Robert M Parrish. Lokalna, ekspresivna VQE ansätze za fermionske sisteme, ki ohranja kvantno število. New Journal of Physics, 23 (11): 113010, 2021. 10.1088/​1367-2630/​ac2cb3.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac2cb3

[3] E. Antončík. Približna formulacija metode ortogonaliziranega ravninskega vala. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 10 (4): 314–320, 1959. 10.1016/​0022-3697(59)90007-1.
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0022-3697(59)90007-1

[4] Juan Miguel Arrazola, Olivia Di Matteo, Nicolás Quesada, Soran Jahangiri, Alain Delgado in Nathan Killoran. Univerzalna kvantna vezja za kvantno kemijo. Quantum, 6: 742, 2022. 10.22331/​q-2022-06-20-742.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-06-20-742

[5] NW Ashcroft in ND Mermin. Fizika trdne snovi. Založba Saunders College, 1976. 10.1002/​piuz.19780090109.
https://​/​doi.org/​10.1002/​piuz.19780090109

[6] Ryan Babbush, Dominic W Berry, Ian D Kivlichan, Annie Y Wei, Peter J Love in Alán Aspuru-Guzik. Eksponentno natančnejša kvantna simulacija fermionov v drugi kvantizaciji. New Journal of Physics, 18 (3): 033032, 2016. 10.1088/​1367-2630/​18/​3/​033032.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​18/​3/​033032

[7] Ryan Babbush, Craig Gidney, Dominic W Berry, Nathan Wiebe, Jarrod R McClean, Alexandru Paler, Austin Fowler in Hartmut Neven. Kodiranje elektronskih spektrov v kvantnih vezjih z linearno kompleksnostjo T. Physical Review X, 8 (4): 041015, 2018a. 10.1103/​PhysRevX.8.041015.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.041015

[8] Ryan Babbush, Nathan Wiebe, Jarrod R McClean, James McClain, Hartmut Neven in Garnet Kin-Lic Chan. Nizkoglobinska kvantna simulacija materialov. Physical Review X, 8 (1): 011044, 2018b. 10.1103/​PhysRevX.8.011044.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.8.011044

[9] Ryan Babbush, Dominic W. Berry, Jarrod R. McClean in Hartmut Neven. Kvantna simulacija kemije s sublinearnim skaliranjem v osnovni velikosti. npj Kvantne informacije, 5 (1): 1–7, 2019. 10.1038/​s41534-019-0199-y.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-019-0199-y

[10] Giovanni B. Bachelet, Don R. Hamann in Michael Schlüter. Psevdopotenciali, ki delujejo: Od H do Pu. Physical Review B, 26 (8): 4199, 1982. 10.1103/​PhysRevB.26.4199.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.26.4199

[11] Joseph W Bennett. Odkrivanje in načrtovanje funkcionalnih materialov: integracija iskanja po bazah podatkov in izračuni prvih principov. Physics Procedia, 34: 14–23, 2012. 10.1016/​j.phpro.2012.05.003.
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.phpro.2012.05.003

[12] Dominic W Berry, Craig Gidney, Mario Motta, Jarrod R McClean in Ryan Babbush. Kbitizacija kvantne kemije s poljubno bazo, ki izkorišča redkost in faktorizacijo nizkega ranga. Quantum, 3: 208, 2019. 10.22331/​q-2019-12-02-208.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-12-02-208

[13] Peter Blaha, Karlheinz Schwarz, Fabien Tran, Robert Laskowski, Georg KH Madsen in Laurence D Marks. WIEN2k: Program APW+ lo za izračun lastnosti trdnih snovi. Journal of chemical physics, 152 (7), 2020. 10.1063/​1.5143061.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5143061

[14] Peter E. Blöchl. Splošni ločljivi potenciali za izračune elektronske strukture. Physical Review B, 41 (8): 5414, 1990. 10.1103/​PhysRevB.41.5414.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.41.5414

[15] Max Born in J. Robert Oppenheimer. O kvantni teoriji molekul. Annalen der Physik, 84: 457–484, 1927. 10.1002/​andp.19273892002.
https: / / doi.org/ 10.1002 / andp.19273892002

[16] Benoı̂t Denis Louis Campéon in Naoaki Yabuuchi. Osnove elektrod iz kovinskega oksida/​oksifluorida za Li-/​Na-ionske baterije. Chemical Physics Reviews, 2 (4): 041306, 2021. 10.1063/5.0052741.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0052741

[17] Hungru Chen in M ​​Saiful Islam. Mehanizem ekstrakcije litija v $text{Li}_2text{MnO}_3$, bogatem z litijem, ki vključuje tvorbo kisikovih lukenj in dimerizacijo. Kemija materialov, 28 (18): 6656–6663, 2016. 10.1021/​acs.chemmater.6b02870.
https://​/​doi.org/​10.1021/​acs.chemmater.6b02870

[18] Qing Chen, Yi Pei, Houwen Chen, Yan Song, Liang Zhen, Cheng-Yan Xu, Penghao Xiao in Graeme Henkelman. Visoko reverzibilen redoks kisika v plastnih spojinah, ki ga omogočajo površinski polianioni. Nature Communications, 11 (1): 1–12, 2020. 10.1038/​s41467-020-17126-3.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-020-17126-3

[19] Andrew M Childs, Yuan Su, Minh C Tran, Nathan Wiebe in Shuchen Zhu. Teorija trotterjeve napake s komutatorskim skaliranjem. Physical Review X, 11 (1): 011020, 2021. 10.1103/​PhysRevX.11.011020.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.11.011020

[20] Laura Clinton, Toby Cubitt, Brian Flynn, Filippo Maria Gambetta, Joel Klassen, Ashley Montanaro, Stephen Piddock, Raul A Santos in Evan Sheridan. K bližnjeročni kvantni simulaciji materialov. arXiv:2205.15256, 2022. 10.48550/​arXiv.2205.15256.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2205.15256
arXiv: 2205.15256

[21] Alain Delgado, Pablo AM Casares, Roberto dos Reis, Modjtaba Shokrian Zini, Roberto Campos, Norge Cruz-Hernández, Arne-Christian Voigt, Angus Lowe, Soran Jahangiri, MA Martin-Delgado, Jonathan E. Mueller in Juan Miguel Arrazola. Simulacija ključnih lastnosti litij-ionskih baterij s kvantnim računalnikom, odpornim na napake. Physical Review A, 106: 032428, september 2022. 10.1103/​PhysRevA.106.032428.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.106.032428

[22] Zhiyan Ding in Lin Lin. Še krajše kvantno vezje za oceno faze na zgodnjih kvantnih računalnikih, odpornih na napake, z aplikacijami za oceno energije v osnovnem stanju. PRX Quantum, 4 (2): 020331, 2023. 10.1103/PRXQuantum.4.020331.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.4.020331

[23] E. Engel, A Höck, RN Schmid, RM Dreizler in N. Chetty. Vloga interakcije jedro-valenca za izračune psevdopotenciala z natančno izmenjavo. Physical Review B, 64 (12): 125111, 2001. 10.1103/​PhysRevB.64.125111.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.64.125111

[24] Donggun Eum, Byunghoon Kim, Sung Joo Kim, Hyeokjun Park, Jinpeng Wu, Sung-Pyo Cho, Gabin Yoon, Myeong Hwan Lee, Sung-Kyun Jung, Wanli Yang idr. Zmanjšanje upada napetosti in redoks asimetrije z reverzibilno migracijo kationov v slojevitih oksidnih elektrodah, bogatih z litijem. Naravni materiali, 19 (4): 419–427, 2020. 10.1038/​s41563-019-0572-4.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41563-019-0572-4

[25] Kevin F Garrity, Joseph W Bennett, Karin M Rabe in David Vanderbilt. Psevdopotenciali za visoko zmogljive DFT izračune. Computational Materials Science, 81: 446–452, 2014. 10.1016/​j.commatsci.2013.08.053.
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.commatsci.2013.08.053

[26] William E Gent, Kipil Lim, Yufeng Liang, Qinghao Li, Taylor Barnes, Sung-Jin Ahn, Kevin H Stone, Mitchell McIntire, Jihyun Hong, Jay Hyok Song idr. Povezava med redoksom kisika in migracijo kationov pojasnjuje nenavadno elektrokemijo v slojevitih oksidih, bogatih z litijem. Nature Communications, 8 (1): 1–12, 2017. 10.1038/​s41467-017-02041-x.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-017-02041-x

[27] Paolo Giannozzi, Stefano Baroni, Nicola Bonini, Matteo Calandra, Roberto Car, Carlo Cavazzoni, Davide Ceresoli, Guido L Chiarotti, Matteo Cococcioni, Ismaila Dabo idr. QUANTUM ESPRESSO: modularni in odprtokodni programski projekt za kvantne simulacije materialov. Journal of Physics: Condensed Matter, 21 (39): 395502, 2009. 10.1088/​0953-8984/​21/​39/​395502.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0953-8984/​21/​39/​395502

[28] DR Hamann, M. Schlüter in C. Chiang. Psevdopotenciali, ki ohranjajo normo. Physical Review Letters, 43 (20): 1494, 1979. 10.1103/​PhysRevLett.43.1494.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.43.1494

[29] Christian Hartwigsen, Sephen Gœdecker in Jürg Hutter. Relativistični ločljivi gaussovi psevdopotenciali z dvojnim prostorom od H do Rn. Physical Review B, 58 (7): 3641, 1998. 10.1103/​PhysRevB.58.3641.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.58.3641

[30] Graeme Henkelman, Blas P. Uberuaga in Hannes Jónsson. Metoda z elastičnim trakom za iskanje sedlišč in poti z minimalno energijo na sliki plezanja. Journal of Chemical Physics, 113 (22): 9901–9904, 2000. 10.1063/1.1329672.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1329672

[31] Conyers Herring. Nova metoda za izračun valovnih funkcij v kristalih. Physical Review, 57 (12): 1169, 1940. 10.1103/​PhysRev.57.1169.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.57.1169

[32] Jochen Heyd in Gustavo E Scuseria. Učinkoviti hibridni izračuni funkcij gostote v trdnih snoveh: Ocena Heyd–Scuseria–Ernzerhof presejanega kulonskega hibridnega funkcionala. The Journal of chemical physics, 121 (3): 1187–1192, 2004. 10.1063/​1.1760074.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1760074

[33] NDM Hine, K Frensch, WMC Foulkes in MW Finnis. Skaliranje velikosti supercelic teorije funkcionalne gostote energije nastajanja nabitih defektov. Physical Review B, 79 (2): 024112, 2009. 10.1103/​PhysRevB.79.024112.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.79.024112

[34] Alan Ho, Jarrod R McClean in Shyue Ping Ong. Obljube in izzivi kvantnega računalništva za shranjevanje energije. Joule, 2 (5): 810–813, 2018. 10.1016/​j.joule.2018.04.021.
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.joule.2018.04.021

[35] Anubhav Jain, Geoffroy Hautier, Shyue Ping Ong, Charles J. Moore, Christopher C. Fischer, Kristin A. Persson in Gerbrand Ceder. Formacijske entalpije z mešanjem GGA in GGA $+$ $U}$ izračunov. Physical Review B, 84 (4): 045115, 2011. 10.1103/​PhysRevB.84.045115.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.84.045115

[36] Anubhav Jain, Shyue Ping Ong, Geoffroy Hautier, Wei Chen, William Davidson Richards, Stephen Dacek, Shreyas Cholia, Dan Gunter, David Skinner, Gerbrand Ceder idr. Komentar: Projekt materialov: pristop genoma materialov k pospeševanju inovacij materialov. APL materiali, 1 (1): 011002, 2013. 10.1063/​1.4812323.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.4812323

[37] Sichen Jiao, Quan Li, Xinyun Xiong, Xiqian Yu, Hong Li, Liquan Chen in Xuejie Huang. Doseganje litij-ionskih baterij z visoko gostoto energije s kisikovim redoksom katode: od osnov do aplikacij. Applied Physics Letters, 121 (7): 070501, 2022. 10.1063/5.0096578.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0096578

[38] Abhinav Kandala, Antonio Mezzacapo, Kristan Temme, Maika Takita, Markus Brink, Jerry M. Chow in Jay M. Gambetta. Strojno učinkovit variacijski kvantni lastni raztopini za majhne molekule in kvantne magnete. Nature, 549 (7671): 242–246, 2017. 10.1038 / nature23879.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature23879

[39] GP Kerker. Nesingularni atomski psevdopotenciali za aplikacije v trdnem stanju. Journal of Physics C: Solid State Physics, 13 (9): L189, 1980. 10.1088/​0022-3719/​13/​9/​004.
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0022-3719/​13/​9/​004

[40] Mária Kieferová, Artur Scherer in Dominic W Berry. Simulacija dinamike časovno odvisnih hamiltonianov s skrajšanim Dysonovim nizom. Physical Review A, 99 (4): 042314, 2019. 10.1103/​PhysRevA.99.042314.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.99.042314

[41] Isaac H Kim, Ye-Hua Liu, Sam Pallister, William Pol, Sam Roberts in Eunseok Lee. Ocena virov, odporna na napake, za kvantno kemijske simulacije: študija primera o molekulah elektrolita Li-ionske baterije. Physical Review Research, 4 (2): 023019, 2022. 10.1103/​PhysRevResearch.4.023019.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.023019

[42] Aleksej Kitajev in William A Webb. Priprava valovne funkcije in ponovno vzorčenje z uporabo kvantnega računalnika. arXiv:0801.0342, 2008. 10.48550/​arXiv.0801.0342.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.0801.0342
arXiv: 0801.0342

[43] Ian D Kivlichan, Jarrod R McClean, Nathan Wiebe, Craig Gidney, Alán Aspuru-Guzik, Garnet Kin-Lic Chan in Ryan Babbush. Kvantna simulacija elektronske strukture z linearno globino in povezljivostjo. Physical Review Letters, 120 (11): 110501, 2018. 10.1103/​PhysRevLett.120.110501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.110501

[44] Karin Kleiner, Benjamin Strehle, Annabelle R Baker, Sarah J Day, Chiu C Tang, Irmgard Buchberger, Frederick-Francois Chesneau, Hubert A Gasteiger in Michele Piana. Izvor visoke zmogljivosti in slabe ciklične stabilnosti večplastnih oksidov, bogatih z Li: dolgotrajna študija sinhrotronske praškovne difrakcije in situ. Kemija materialov, 30 (11): 3656–3667, 2018. 10.1021/​acs.chemmater.8b00163.
https://​/​doi.org/​10.1021/​acs.chemmater.8b00163

[45] Leonard Kleinman in DM Bylander. Učinkovita oblika za modelne psevdopotenciale. Physical Review Letters, 48 ​​(20): 1425, 1982. 10.1103/​PhysRevLett.48.1425.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.48.1425

[46] Jorge Kohanoff. Izračuni elektronske strukture za trdne snovi in ​​molekule: teorija in računske metode. Cambridge University Press, 2006. 10.1017/​CBO9780511755613.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511755613

[47] Kyojin Ku, Jihyun Hong, Hyungsub Kim, Hyeokjun Park, Won Mo Seong, Sung-Kyun Jung, Gabin Yoon, Kyu-Young Park, Haegyeom Kim in Kisuk Kang. Zatiranje upada napetosti z deaktivacijo mangana in redoks pufrom niklja v visokoenergijskih plastnih elektrodah, bogatih z litijem. Advanced Energy Materials, 8 (21): 1800606, 2018. 10.1002/​aenm.201800606.
https://​/​doi.org/​10.1002/​aenm.201800606

[48] Eunseok Lee in Kristin A. Persson. Strukturna in kemijska evolucija večplastnega presežka Li $text{Li}_xtext{MnO}_3$ kot funkcija vsebnosti Li iz izračunov prvih principov. Advanced Energy Materials, 4 (15): 1400498, 2014. 10.1002/​aenm.201400498.
https://​/​doi.org/​10.1002/​aenm.201400498

[49] Joonho Lee, Dominic W Berry, Craig Gidney, William J Huggins, Jarrod R McClean, Nathan Wiebe in Ryan Babbush. Še učinkovitejši kvantni izračuni kemije s tenzorsko hiperkontrakcijo. PRX Quantum, 2 (3): 030305, 2021. 10.1103/PRXQuantum.2.030305.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.030305

[50] Seunghoon Lee, Joonho Lee, Huanchen Zhai, Yu Tong, Alexander M Dalzell, Ashutosh Kumar, Phillip Helms, Johnnie Gray, Zhi-Hao Cui, Wenyuan Liu idr. Vrednotenje dokazov za eksponentno kvantno prednost v kvantni kemiji osnovnega stanja. Nature Communications, 14 (1): 1952, 2023. 10.1038/​s41467-023-37587-6.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-023-37587-6

[51] Kurt Lejaeghere, Gustav Bihlmayer, Torbjörn Björkman, Peter Blaha, Stefan Blügel, Volker Blum, Damien Caliste, Ivano E Castelli, Stewart J Clark, Andrea Dal Corso idr. Ponovljivost pri izračunih trdnih snovi na osnovi teorije gostote. Znanost, 351 (6280): aad3000, 2016. 10.1126/​science.aad3000.
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aad3000

[52] Qi Li, Guangshe Li, Chaochao Fu, Dong Luo, Jianming Fan in Liping Li. $text{K}^+$-dopirano $text{Li}_{1.2}text{Mn}_{0.54}text{Co}_{0.13}text{Ni}_{0.13}text{O}_2$: nov katodni material z izboljšano ciklično stabilnostjo za litij-ionske baterije. ACS Applied Materials & Interfaces, 6 (13): 10330–10341, 2014. 10.1021/​am5017649.
https://​/​doi.org/​10.1021/​am5017649

[53] Wangda Li, Evan M Erickson in Arumugam Manthiram. Oksidne katode z visoko vsebnostjo niklja za avtomobilske baterije na osnovi litija. Energija narave, 5 (1): 26–34, 2020. 10.1038/​s41560-019-0513-0.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41560-019-0513-0

[54] Jin-Myoung Lim, Duho Kim, Young-Geun Lim, Min-Sik Park, Young-Jun Kim, Maenghyo Cho in Kyeongjae Cho. Izvor in mehanizem fazne transformacije v razsutem stanju $text{Li}_2text{MnO}_3$: izračuni na podlagi prvih principov in eksperimentalne študije. Journal of Materials Chemistry A, 3 (13): 7066–7076, 2015. 10.1039/​C5TA00944H.
https://​/​doi.org/​10.1039/​C5TA00944H

[55] Lin Lin in Yu Tong. Heisenbergovo omejena ocena energije v osnovnem stanju za zgodnje kvantne računalnike, odporne na napake. PRX Quantum, 3 (1): 010318, 2022. 10.1103/PRXQuantum.3.010318.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010318

[56] Daniel Litinski. Igra površinskih kod: kvantno računalništvo velikega obsega z mrežno kirurgijo. Quantum, 3: 128, 2019. 10.22331/​q-2019-03-05-128.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-03-05-128

[57] Daniel Litinski in Felix von Oppen. Rešetkasta kirurgija s preobratom: poenostavitev Cliffordovih vrat površinskih kod. Quantum, 2: 62, 2018. 10.22331/​q-2018-05-04-62.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2018-05-04-62

[58] Ignacio Loaiza, Alireza Marefat Khah, Nathan Wiebe in Artur F Izmaylov. Zmanjšanje stroškov molekularne elektronske hamiltonove simulacije za linearno kombinacijo enotnih pristopov. Kvantna znanost in tehnologija, 2022. 10.1088/​2058-9565/​acd577.
https://​/​doi.org/​10.1088/​2058-9565/​acd577

[59] Steven G. Louie, Sverre Froyen in Marvin L. Cohen. Nelinearni ionski psevdopotenciali v izračunih spin-density-function. Physical Review B, 26 (4): 1738, 1982. 10.1103/​PhysRevB.26.1738.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.26.1738

[60] Guang Hao Low in Isaac L Chuang. Optimalna hamiltonova simulacija s kvantno obdelavo signalov. Physical Review Letters, 118 (1): 010501, 2017. 10.1103/​PhysRevLett.118.010501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.010501

[61] Guang Hao Low in Isaac L Chuang. Hamiltonova simulacija s kubitizacijo. Quantum, 3: 163, 2019. 10.22331 / q-2019-07-12-163.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2019-07-12-163

[62] Guang Hao Low in Nathan Wiebe. Hamiltonova simulacija v interakcijski sliki. arXiv:1805.00675, 2018. 10.48550/​arXiv.1805.00675.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1805.00675
arXiv: 1805.00675

[63] Guang Hao Low, Vadym Kliuchnikov in Luke Schaeffer. Zamenjava T-vrat za umazane kubite pri pripravi stanja in enotni sintezi. arXiv:1812.00954, 2018. 10.48550/​arXiv.1812.00954.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1812.00954
arXiv: 1812.00954

[64] Richard M. Martin. Elektronska struktura: osnovna teorija in praktične metode. Cambridge University Press, 2020. 10.1017/​CBO9780511805769.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511805769

[65] Sam McArdle, Suguru Endo, Alán Aspuru-Guzik, Simon C Benjamin in Xiao Yuan. Kvantna računalniška kemija. Reviews of Modern Physics, 92 (1): 015003, 2020. 10.1103/​RevModPhys.92.015003.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.015003

[66] Sam McArdle, András Gilyén in Mario Berta. Priprava kvantnega stanja brez koherentne aritmetike. arXiv:2210.14892, 2022. 10.48550/​arXiv.2210.14892.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2210.14892
arXiv: 2210.14892

[67] Kit McColl, Robert A House, Gregory J Rees, Alexander G Squires, Samuel W Coles, Peter G Bruce, Benjamin J Morgan in M ​​Saiful Islam. Migracija prehodnih kovin in tvorba $text{O}_2$ podpira napetostno histerezo v katodah s kisikom in redoks kameno soljo. Nature Communications, 13 (1): 1–8, 2022. 10.1038/​s41467-022-32983-w.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-022-32983-w

[68] Debasish Mohanty, Jianlin Li, Daniel P. Abraham, Ashfia Huq, E. Andrew Payzant, David L. Wood III in Claus Daniel. Razkrivanje mehanizma zmanjševanja napetosti v litij-ionskih baterijah z visoko energijsko gostoto: izvor tetraedrskih kationov za pretvorbo spinela. Kemija materialov, 26 (21): 6272–6280, 2014. 10.1021/​cm5031415.
https://​/​doi.org/​10.1021/​cm5031415

[69] Koichi Momma in Fujio Izumi. VESTA 3 za tridimenzionalno vizualizacijo kristalnih, volumetričnih in morfoloških podatkov. Journal of Applied Crystallography, 44 (6): 1272–1276, 2011. 10.1107/​S0021889811038970.
https: / / doi.org/ 10.1107 / S0021889811038970

[70] Mario Motta, Erika Ye, Jarrod R McClean, Zhendong Li, Austin J Minnich, Ryan Babbush in Garnet Kin Chan. Predstavitve nizkega ranga za kvantno simulacijo elektronske strukture. npj Kvantne informacije, 7 (1): 1–7, 2021. 10.1038/​s41534-021-00416-z.
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41534-021-00416-z

[71] Mike C Payne, Michael P Teter, Douglas C Allan, TA Arias in ad JD Joannopoulos. Iterativne minimizacijske tehnike za $ab initio}$ izračune skupne energije: molekularna dinamika in konjugirani gradienti. Reviews of modern physics, 64 (4): 1045, 1992. 10.1103/​RevModPhys.64.1045.
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.64.1045

[72] Yi Pei, Qing Chen, Meiyu Wang, Bin Li, Peng Wang, Graeme Henkelman, Liang Zhen, Guozhong Cao in Cheng-Yan Xu. Oživljanje reverzibilnega anionskega redoksa v oksidih, bogatih s 3$d$-prehodnimi kovinami Li, z vnosom površinskih napak. Nano energija, 71: 104644, 2020. 10.1016/​j.nanoen.2020.104644.
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.nanoen.2020.104644

[73] John P Perdew, John A Chevary, Sy H Vosko, Koblar A Jackson, Mark R Pederson, Dig J Singh in Carlos Fiolhais. Atomi, molekule, trdne snovi in ​​površine: aplikacije splošnega gradientnega približka za izmenjavo in korelacijo. Physical Review B, 46 (11): 6671, 1992. 10.1103/​PhysRevB.46.6671.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.46.6671

[74] John P. Perdew, Kieron Burke in Matthias Ernzerhof. Splošni gradientni približek je preprost. Physical Review Letters, 77 (18): 3865, 1996. 10.1103/​PhysRevLett.77.3865.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.77.3865

[75] James C. Phillips in Leonard Kleinman. Nova metoda za izračun valovnih funkcij v kristalih in molekulah. Physical Review, 116 (2): 287, 1959. 10.1103/​PhysRev.116.287.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.116.287

[76] Bao Qiu, Minghao Zhang, Lijun Wu, Jun Wang, Yonggao Xia, Danna Qian, Haodong Liu, Sunny Hy, Yan Chen, Ke An itd. Plin-trdna medfazna modifikacija aktivnosti kisika v slojevitih oksidnih katodah za litij-ionske baterije. Nature Communications, 7 (1): 1–10, 2016. 10.1038/​ncomms12108.
https: / / doi.org/ 10.1038 / ncomms12108

[77] Abhishek Rajput, Alessandro Roggero in Nathan Wiebe. Hibridizirane metode za kvantno simulacijo v interakcijski sliki. Quantum, 6: 780, 2022. 10.22331/​q-2022-08-17-780.
https:/​/​doi.org/​10.22331/​q-2022-08-17-780

[78] Markus Reiher, Nathan Wiebe, Krysta M Svore, Dave Wecker in Matthias Troyer. Razjasnitev reakcijskih mehanizmov na kvantnih računalnikih. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 114 (29): 7555–7560, 2017. 10.1073/​pnas.1619152114.
https: / / doi.org/ 10.1073 / pnas.1619152114

[79] Julia E. Rice, Tanvi P. Gujarati, Mario Motta, Tyler Y. Takeshita, Eunseok Lee, Joseph A. Latone in Jeannette M. Garcia. Kvantni izračun prevladujočih produktov v litij-žveplovih baterijah. Journal of Chemical Physics, 154 (13): 134115, 2021. 10.1063/5.0044068.
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0044068

[80] Nicholas C. Rubin, Dominic W. Berry, Fionn D. Malone, Alec F. White, Tanuj Khattar, A. Eugene DePrince III, Sabrina Sicolo, Michael Kühn, Michael Kaicher, Joonho Lee in Ryan Babbush. Kvantna simulacija materialov, odporna na napake, z uporabo Blochovih orbital. arXiv:2302.05531, 2023. 10.48550/​arXiv.2302.05531.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2302.05531
arXiv: 2302.05531

[81] Peter Schwerdtfeger. Približek psevdopotenciala v teoriji elektronske strukture. ChemPhysChem, 12 (17): 3143–3155, 2011. 10.1002/​cphc.201100387.
https://​/​doi.org/​10.1002/​cphc.201100387

[82] Dong-Hwa Seo, Jinhyuk Lee, Alexander Urban, Rahul Malik, ShinYoung Kang in Gerbrand Ceder. Strukturni in kemijski izvor redoks aktivnosti kisika v slojevitih in kationsko neurejenih katodnih materialih s presežkom Li. Nature Chemistry, 8 (7): 692–697, 2016. 10.1038/​nchem.2524.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nchem.2524

[83] Ryan Sharpe, Robert A House, Matt J Clarke, Dominic Förstermann, John-Joseph Marie, Giannantonio Cibin, Ke-Jin Zhou, Helen Y Playford, Peter G Bruce in M ​​Saiful Islam. Redoks kemija in vloga ujetega molekularnega $text{O}_2$ v neurejenih oksifluoridnih katodah iz kamene soli, bogatih z Lijem. Journal of the American Chemical Society, 142 (52): 21799–21809, 2020. 10.1021/​jacs.0c10270.
https://​/​doi.org/​10.1021/​jacs.0c10270

[84] Ji-Lei Shi, Jie-Nan Zhang, Min He, Xu-Dong Zhang, Ya-Xia Yin, Hong Li, Yu-Guo Guo, Lin Gu in Li-Jun Wan. Ublažitev upada napetosti katodnega materiala, bogatega z Li, s povečanjem vsebnosti Ni za litij-ionske baterije. Uporabni materiali in vmesniki ACS, 8 (31): 20138–20146, 2016. 10.1021/​acsami.6b06733.
https://​/​doi.org/​10.1021/​acsami.6b06733

[85] Yongwoo Shin, Wang Hay Kan, Muratahan Aykol, Joseph K Papp, Bryan D McCloskey, Guoying Chen in Kristin A Persson. Zmanjšanje nastajanja kisika iz oksidnih materialov s presežkom Li s pomočjo teoretično vodene površinske zaščite. Nature Communications, 9 (1): 1–8, 2018. 10.1038/​s41467-018-07080-6.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41467-018-07080-6

[86] John C. Slater. Valovne funkcije v periodičnem potencialu. Physical Review, 51 (10): 846, 1937. 10.1103/​PhysRev.51.846.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRev.51.846

[87] Yuan Su, Dominic W. Berry, Nathan Wiebe, Nicholas Rubin in Ryan Babbush. Kvantne simulacije kemije, odporne na napake, v prvi kvantizaciji. PRX Quantum, 2 (4): 040332, 2021. 10.1103/PRXQuantum.2.040332.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.2.040332

[88] Kenji Sugisaki, Satoru Yamamoto, Shigeaki Nakazawa, Kazuo Toyota, Kazunobu Sato, Daisuke Shiomi in Takeji Takui. Kvantna kemija na kvantnih računalnikih: kvantni algoritem s polinomskim časom za konstruiranje valovnih funkcij molekul z odprto lupino. Journal of Physical Chemistry A, 120 (32): 6459–6466, 2016. 10.1021/​acs.jpca.6b04932.
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.jpca.6b04932

[89] Christoph Sünderhauf, Aleksej Ivanov, Nicole Holzmann, Tom Ellaby, Rachel Kerber, Glenn Jones in Joan Camps. Kvantno računanje za periodična trdna telesa v drugi kvantizaciji. Bilten Ameriškega fizikalnega društva, 2023. 10.1103/​PhysRevResearch.5.013200.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.5.013200

[90] N. Troullier in JoséLuís Martins. Preprosta metoda za ustvarjanje mehko prenosljivih psevdopotencialov. Solid State Communications, 74 (7): 613–616, 1990. 10.1016/​0038-1098(90)90686-6.
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0038-1098(90)90686-6

[91] Norman Troullier in José Luís Martins. Učinkoviti psevdopotenciali za izračune ravnih valov. Physical Review B, 43 (3): 1993, 1991. 10.1103/​physrevb.43.1993.
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevb.43.1993

[92] Norm M Tubman, Carlos Mejuto-Zaera, Jeffrey M Epstein, Diptarka Hait, Daniel S Levine, William Huggins, Zhang Jiang, Jarrod R McClean, Ryan Babbush, Martin Head-Gordon, et al. Odložitev katastrofe ortogonalnosti: učinkovita priprava stanja za simulacije elektronske strukture na kvantnih napravah. arXiv:1809.05523, 2018. 10.48550/​arXiv.1809.05523.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.1809.05523
arXiv: 1809.05523

[93] Alexander Urban, Dong-Hwa Seo in Gerbrand Ceder. Računalniško razumevanje Li-ionskih baterij. npj Computational Materials, 2 (1): 1–13, 2016. 10.1038/​npjcompumats.2016.2.
https://​/​doi.org/​10.1038/​npjcompumats.2016.2

[94] Anton Van der Ven, MK Aydinol, G. Ceder, Georg Kresse in Jurgen Hafner. Preiskava prvih principov fazne stabilnosti v $text{Li}_xtext{CoO}_2$. Physical Review B, 58 (6): 2975, 1998. 10.1103/​PhysRevB.58.2975.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.58.2975

[95] Anton Van der Ven, Zhi Deng, Swastika Banerjee in Shyue Ping Ong. Materiali alkalnih ionskih baterij za ponovno polnjenje: teorija in izračun. Chemical Reviews, 120 (14): 6977–7019, 2020. 10.1021/​acs.chemrev.9b00601.
https: / / doi.org/ 10.1021 / acs.chemrev.9b00601

[96] David Vanderbilt. Mehki samokonsistentni psevdopotenciali v posplošenem formalizmu lastnih vrednosti. Physical Review B, 41 (11): 7892, 1990. 10.1103/​PhysRevB.41.7892.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevB.41.7892

[97] Vera von Burg, Guang Hao Low, Thomas Häner, Damian S Steiger, Markus Reiher, Martin Roetteler in Matthias Troyer. Kvantno računalništvo je izboljšalo računalniško katalizo. Physical Review Research, 3 (3): 033055, 2021. 10.1103/​PhysRevResearch.3.033055.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.3.033055

[98] Kianna Wan, Mario Berta in Earl T Campbell. Naključni kvantni algoritem za statistično oceno faze. Physical Review Letters, 129 (3): 030503, 2022. 10.1103/​PhysRevLett.129.030503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.030503

[99] Aiping Wang, Sanket Kadam, Hong Li, Siqi Shi in Yue Qi. Pregled modeliranja medfaze anode s trdnim elektrolitom (SEI) za litij-ionske baterije. npj Computational Materials, 4 (1): 1–26, 2018. 10.1038/​s41524-018-0064-0.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41524-018-0064-0

[100] Guoming Wang, Daniel Stilck-França, Ruizhe Zhang, Shuchen Zhu in Peter D Johnson. Kvantni algoritem za oceno energije osnovnega stanja z uporabo globine vezja z eksponentno izboljšano odvisnostjo od natančnosti. arXiv:2209.06811, 2022. 10.48550/​arXiv.2209.06811.
https://​/​doi.org/​10.48550/​arXiv.2209.06811
arXiv: 2209.06811

[101] Rui Wang, Xiaoqing He, Lunhua He, Fangwei Wang, Ruijuan Xiao, Lin Gu, Hong Li in Liquan Chen. Atomska struktura $text{Li}_2text{MnO}_3$ po delnem delitiranju in ponovnem litiranju. Advanced Energy Materials, 3 (10): 1358–1367, 2013. 10.1002/​aenm.201200842.
https://​/​doi.org/​10.1002/​aenm.201200842

[102] John M. Wills, Mebarek Alouani, Per Andersson, Anna Delin, Olle Eriksson in Oleksiy Grechnyev. Metoda elektronske strukture polnega potenciala: izračuni energije in sile s teorijo funkcionalne gostote in dinamične srednje vrednosti polja, zvezek 167. Springer Science & Business Media, 2010. 10.1007/978-3-642-15144-6.
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-15144-6

[103] Naoaki Yabuuchi. Koncept materialne zasnove elektrodnih materialov s presežkom litija s strukturami, povezanimi s kameno soljo, za nevodne baterije za ponovno polnjenje. Kemijski zapis, 19 (4): 690–707, 2019. 10.1002/​tcr.201800089.
https://​/​doi.org/​10.1002/​tcr.201800089

[104] Naoaki Yabuuchi, Kazuhiro Yoshii, Seung-Taek Myung, Izumi Nakai in Shinichi Komaba. Podrobne študije visokozmogljivega elektrodnega materiala za baterije za ponovno polnjenje, $text{Li}_2text{MnO}_3$- $text{LiCo}_{1/​3}text{Ni}_{1/​3}text{ Mn}_{1/​3}besedilo{O}_2$. Journal of the American Chemical Society, 133 (12): 4404–4419, 2011. 10.1021/​ja108588y.
https://​/​doi.org/​10.1021/​ja108588y

[105] Nobuyuki Yoshioka, Takeshi Sato, Yuya O. Nakagawa, Yu-ya Ohnishi in Wataru Mizukami. Variacijska kvantna simulacija za periodične materiale. Phys. Rev. Res., 4: 013052, januar 2022. 10.1103/​PhysRevResearch.4.013052.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevResearch.4.013052

[106] Minghao Zhang, Daniil A Kitchaev, Zachary Lebens-Higgins, Julija Vinckeviciute, Mateusz Zuba, Philip J. Reeves, Clare P. Grey, M Stanley Whittingham, Louis FJ Piper, Anton Van der Ven in Y. Shirley Meng. Premik meje 3$d$ slojevitih oksidov na osnovi prehodnih kovin, ki za shranjevanje energije uporabljajo kationski in anionski redoks. Nature Reviews Materials, 7: 522–540, 2022. 10.1038/​s41578-022-00416-1.
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41578-022-00416-1

Navedel

Ta dokument je objavljen v Quantumu pod Priznanje avtorstva Creative Commons 4.0 International (CC BY 4.0) licenca. Avtorske pravice ostajajo pri izvirnih imetnikih avtorskih pravic, kot so avtorji ali njihove ustanove.

Časovni žig:

Več od Quantum Journal