23、量子计算在化学与蛋白质折叠中的应用探索

量子计算在化学与蛋白质折叠中的应用探索

1. 海森堡自旋 1/2 哈密顿量

1.1 海森堡模型介绍

海森堡自旋 1/2 模型可用于研究磁系统的临界点和相变。其哈密顿量表达式如下：
[H = J\sum_{i,j} (X_i X_j + Y_i Y_j + Z_i Z_j) + h\sum_{i} (X_i + Y_i + Z_i)]
其中，(X_i)、(Y_i)、(Z_i) 是泡利自旋 - 1/2 矩阵，(J) 是耦合常数，代表相互作用的强度，(h) 是外部磁场。该哈密顿量的谱描述了热力学平衡系统的统计特性。

1.2 海森堡模型代码实现

以下是海森堡模型的 Python 代码实现：

import logging
import numpy as np
from fractions import Fraction
from typing import Optional
from qiskit_nature.operators.second_quantization import SpinOp
from qiskit_nature.problems.second_quantization.lattice.lattices import Lattice
from qiskit_nature.problems.second_quantization.lattice.models.lattice_model import LatticeModel

class HeisenbergModel(LatticeModel):
    """The Heisenberg