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Escala los flujos de trabajo de química con SQD usando el solucionador Dice

Esta guía muestra cómo usar el solucionador Dice como solucionador SCI alternativo para diagonalizar problemas fermiónicos más grandes de lo que puede admitir el solucionador PySCF predeterminado. Para obtener información sobre cómo instalar y usar qiskit-addon-dice-solver, visita la documentación. Para más detalles sobre el código de SQD utilizado en este ejemplo, consulta el tutorial del hamiltoniano químico.

# Added by doQumentation — installs the packages this notebook needs if they are missing
import importlib.util

_needed = {"numpy": "numpy", "pyscf": "pyscf", "qiskit_addon_dice_solver": "qiskit-addon-dice-solver", "qiskit_addon_sqd": "qiskit-addon-sqd"}
_missing = [pip for module, pip in _needed.items()
if importlib.util.find_spec(module) is None]
# One at a time, so a package that fails to install does not block the others
for _pip in _missing:
%pip install -q {_pip}
if not _missing:
print("\u2713 All required packages are installed")
import numpy as np
import pyscf
import pyscf.cc
import pyscf.mcscf
from qiskit_addon_dice_solver import solve_sci_batch
from qiskit_addon_sqd.counts import generate_bit_array_uniform
from qiskit_addon_sqd.fermion import diagonalize_fermionic_hamiltonian

# Specify molecule properties
num_orbitals = 16
num_elec_a = num_elec_b = 5
spin_sq = 0

# Build N2 molecule
mol = pyscf.gto.Mole()
mol.build(
atom=[["N", (0, 0, 0)], ["N", (1.0, 0, 0)]],
basis="6-31g",
symmetry="Dooh",
)

# Define active space
n_frozen = 2
active_space = range(n_frozen, mol.nao_nr())

# Get molecular integrals
scf = pyscf.scf.RHF(mol).run()
num_orbitals = len(active_space)
n_electrons = int(sum(scf.mo_occ[active_space]))
num_elec_a = (n_electrons + mol.spin) // 2
num_elec_b = (n_electrons - mol.spin) // 2
cas = pyscf.mcscf.CASCI(scf, num_orbitals, (num_elec_a, num_elec_b))
mo = cas.sort_mo(active_space, base=0)
hcore, nuclear_repulsion_energy = cas.get_h1cas(mo)
eri = pyscf.ao2mo.restore(1, cas.get_h2cas(mo), num_orbitals)

# Compute exact energy
exact_energy = cas.run().e_tot

# Create a seed to control randomness throughout this workflow
rng = np.random.default_rng(24)

# Generate random samples
bit_array = generate_bit_array_uniform(
10_000, num_orbitals * 2, rand_seed=rng
)

# Run SQD
result = diagonalize_fermionic_hamiltonian(
hcore,
eri,
bit_array,
samples_per_batch=300,
norb=num_orbitals,
nelec=(num_elec_a, num_elec_b),
num_batches=5,
max_iterations=5,
sci_solver=solve_sci_batch,
symmetrize_spin=True,
seed=rng,
)
converged SCF energy = -108.835236570774
CASCI E = -109.046671778080 E(CI) = -32.8155692383187 S^2 = 0.0000000
print(f"Exact energy: {exact_energy}")
print(f"Estimated energy: {result.energy + nuclear_repulsion_energy}")
Exact energy: -109.04667177808028
Estimated energy: -109.03402667558743