Static Properties/ Time- independent

Die Berech­nung der Grund­zu­stands- und angereg­ten Zustands­en­er­gien von Molekü­len und Materia­lien ist ein zentra­les Problem der Quanten­che­mie und Materi­al­wis­sen­schaft, da diese Größen die moleku­lare Stabi­li­tät, die Thermo­dy­na­mik von Reaktio­nen sowie optische Spektren bestim­men. Der entschei­dende Engpass ist die Elektron-Elektron-Korre­la­tion: Der Vielteil­chen-Hilber­traum wächst exponen­ti­ell mit der Anzahl der aktiven Orbitale, wodurch exakte klassi­sche Lösun­gen über kleine Systeme hinaus praktisch unlös­bar werden. Standard­nä­he­rungs­ver­fah­ren wie Dichte­funk­tio­nal­theo­rie (DFT) oder Coupled-Cluster-Metho­den liefern für schwach korre­lierte Systeme gute Ergeb­nisse, versa­gen jedoch bei Übergangs­me­tall­kom­ple­xen, offenen Schalen­sys­te­men und stark korre­lier­ten Materia­lien. Quanten­com­pu­ter setzen hier an, indem sie die Wellen­funk­tion direkt in Qubits kodie­ren. Dadurch werden varia­tio­nale, Unter­raum- und Phasen­ab­schät­zungs­al­go­rith­men ermög­licht, deren Skalie­rung polyno­mial statt exponen­ti­ell ist.