論文の概要: Quantum simulations of materials on near-term quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.11173v1
• Date: Tue, 25 Feb 2020 20:57:57 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-01 23:45:51.552366
• Title: Quantum simulations of materials on near-term quantum computers
• Title（参考訳）: 短期量子コンピュータにおける物質の量子シミュレーション
• Authors: He Ma, Marco Govoni, Giulia Galli
• Abstract要約: 活性領域の強相関電子状態の計算のための量子埋め込み理論を提案する。 半導体中のいくつかの欠陥量子ビットを解析することにより, アプローチの精度と有効性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.856334276134661
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computers hold promise to enable efficient simulations of the properties of molecules and materials; however, at present they only permit ab initio calculations of a few atoms, due to a limited number of qubits. In order to harness the power of near-term quantum computers for simulations of larger systems, it is desirable to develop hybrid quantum-classical methods where the quantum computation is restricted to a small portion of the system. This is of particular relevance for molecules and solids where an active region requires a higher level of theoretical accuracy than its environment. Here we present a quantum embedding theory for the calculation of strongly-correlated electronic states of active regions, with the rest of the system described within density functional theory. We demonstrate the accuracy and effectiveness of the approach by investigating several defect quantum bits in semiconductors that are of great interest for quantum information technologies. We perform calculations on quantum computers and show that they yield results in agreement with those obtained with exact diagonalization on classical architectures, paving the way to simulations of realistic materials on near-term quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは分子や物質の特性の効率的なシミュレーションを可能にすると約束しているが、現時点では数個の原子のab initio計算しか許していない。 大規模システムのシミュレーションにおいて、短期量子コンピュータのパワーを利用するためには、量子計算をシステムの一部に限定したハイブリッド量子古典的手法を開発することが望ましい。 これは、活性領域が環境よりも高い理論的精度を必要とする分子や固体に特に関係している。 ここでは、活性領域の強相関電子状態の計算のための量子埋め込み理論を示し、残りの系は密度汎関数理論で記述する。 量子情報技術に大きな関心を持つ半導体のいくつかの欠陥量子ビットを探索することにより、アプローチの精度と有効性を示す。 量子コンピュータ上で計算を行い、古典的アーキテクチャの正確な対角化で得られたものと一致して結果が得られることを示し、近い将来の量子コンピュータにおける現実的な材料のシミュレーションへの道を開く。

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