論文の概要: Resource Efficient Chemistry on Quantum Computers with the Variational
Quantum Eigensolver and The Double Unitary Coupled-Cluster approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.07721v1
- Date: Thu, 16 Apr 2020 15:59:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-23 06:49:08.110948
- Title: Resource Efficient Chemistry on Quantum Computers with the Variational
Quantum Eigensolver and The Double Unitary Coupled-Cluster approach
- Title(参考訳): 変分量子固有解法と二重ユニタリ結合クラスター法による量子コンピュータの資源効率の高い化学
- Authors: Mekena Metcalf, Nicholas P. Bauman, Karol Kowalski and Wibe A. de Jong
- Abstract要約: 量子ビットの数は分子基底の大きさに比例して線形にスケールすることを示す。
我々は、相関効果を小さくする軌道空間に効果的にダウンフォールドさせるために、Double Unitary coupled-cluster (DUCC)法を用いる。
ダウンフォールディング法を用いて、適切に構築された実効ハミルトニアンは、小型の活性空間における全軌道空間の効果を捉えることができることを示した。
- 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: Applications of quantum simulation algorithms to obtain electronic energies
of molecules on noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices require careful
consideration of resources describing the complex electron correlation effects.
In modeling second-quantized problems, the biggest challenge confronted is that
the number of qubits scales linearly with the size of molecular basis. This
poses a significant limitation on the size of the basis sets and the number of
correlated electrons included in quantum simulations of chemical processes. To
address this issue and to enable more realistic simulations on NISQ computers,
we employ the double unitary coupled-cluster (DUCC) method to effectively
downfold correlation effects into the reduced-size orbital space, commonly
referred to as the active space. Using downfolding techniques, we demonstrate
that properly constructed effective Hamiltonians can capture the effect of the
whole orbital space in small-size active spaces. Combining the downfolding
pre-processing technique with the Variational Quantum Eigensolver, we solve for
the ground-state energy of $\text{H}_2$ and $\text{Li}_2$ in the cc-pVTZ basis
using the DUCC-reduced active spaces. We compare these results to full
configuration-interaction and high-level coupled-cluster reference
calculations.
- Abstract(参考訳): 雑音中規模量子(nisq)デバイス上で分子の電子エネルギーを得るための量子シミュレーションアルゴリズムの応用は、複雑な電子相関効果を記述するリソースを慎重に考慮する必要がある。
二次量子化問題のモデル化において、最大の課題は、キュービットの数が分子基底の大きさと線形にスケールすることである。
これは、基底集合のサイズと化学過程の量子シミュレーションに含まれる相関電子の数に重大な制限を与える。
この問題に対処し,より現実的なnisqコンピュータシミュレーションを実現するために,二重ユニタリ結合クラスター (ducc) 法を用いて,一般のアクティブ空間と呼ばれる小さくなった軌道空間に相関効果を効果的に還元する。
ダウンフォールディング法を用いて、適切に構築された実効ハミルトニアンは、小型の活性空間における全軌道空間の効果を捉えることができることを示した。
ダウンフォールディング前処理技術と変分量子固有解法を組み合わせることで、DUCC還元された活性空間を用いて、cc-pVTZ基底状態エネルギー$\text{H}_2$と$\text{Li}_2$を解く。
これらの結果を完全な構成-相互作用と高レベル結合クラスタ参照計算と比較する。
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