論文の概要: Simulating quantum chemistry in the seniority-zero space on qubit-based quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.00035v2
• Date: Mon, 30 Nov 2020 17:25:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-05 02:29:03.881498
• Title: Simulating quantum chemistry in the seniority-zero space on qubit-based quantum computers
• Title（参考訳）: 量子コンピュータ上の高齢者ゼロ空間における量子化学のシミュレーション
• Authors: Vincent E. Elfving, Marta Millaruelo, Jos\'e A. G\'amez, Christian Gogolin
• Abstract要約: 計算量子化学の近似をゲートベースの量子コンピュータ上で分子化学をシミュレートする手法と組み合わせる。 基本集合を増大させるために解放された量子資源を用いることで、より正確な結果が得られ、必要な数の量子コンピューティングの実行が削減されることが示される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Accurate quantum chemistry simulations remain challenging on classical computers for problems of industrially relevant sizes and there is reason for hope that quantum computing may help push the boundaries of what is technically feasible. While variational quantum eigensolver (VQE) algorithms may already turn noisy intermediate scale quantum (NISQ) devices into useful machines, one has to make all efforts to use the scarce quantum resources as efficiently as possible. We combine the so-called seniority-zero, or paired-electron, approximation of computational quantum chemistry with techniques for simulating molecular chemistry on gate-based quantum computers and obtain a very resource efficient quantum simulation algorithm. While some accuracy is lost through the paired-electron approximation, we show that using the freed-up quantum resources for increasing the basis set can lead to more accurate results and reductions in the necessary number of quantum computing runs by several orders of magnitude, already for a simple system like lithium hydride. We also discuss an error mitigation scheme based on post-selection which shows an attractive scaling when the given Hamiltonian format is considered, increasing the viability of its NISQ implementation.
• Abstract（参考訳）: 正確な量子化学シミュレーションは、工業的に関連する大きさの問題に対して古典的コンピュータでは依然として挑戦的であり、量子コンピューティングが技術的に実現可能なものの限界を押し上げるのに役立つと期待されている。 変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムは、既にノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスを有用なマシンに変えることができるが、希少な量子資源をできるだけ効率的に利用するためには、あらゆる努力が必要である。 ゲートベースの量子コンピュータ上で分子化学をシミュレーションする手法と、計算量子化学の近似を組み合わせ、非常に資源効率のよい量子シミュレーションアルゴリズムを得る。 いくつかの精度は対電子近似によって失われるが、基底集合を増加させるために解放された量子資源を使用することにより、より正確な結果と必要な数の量子コンピューティングの実行数を数桁削減することができる。 また,与えられたハミルトニアン形式を考慮した場合の魅力的なスケーリングを示すポストセレクションに基づく誤り軽減スキームについても検討し,nisq実装の実現可能性を高めた。

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