論文の概要: Quantum simulation of electronic structure with a transcorrelated
Hamiltonian: improved accuracy with a smaller footprint on the quantum
computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.02488v2
- Date: Thu, 30 Dec 2021 22:49:51 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-17 06:21:37.771369
- Title: Quantum simulation of electronic structure with a transcorrelated
Hamiltonian: improved accuracy with a smaller footprint on the quantum
computer
- Title（参考訳）: 相互関連ハミルトニアンによる電子構造の量子シミュレーション:量子コンピュータのフットプリントを小さくして精度を向上させる
- Authors: Mario Motta, Tanvi P. Gujarati, Julia E. Rice, Ashutosh Kumar, Conner
Masteran, Joseph A. Latone, Eunseok Lee, Edward F. Valeev, Tyler Y. Takeshita
- Abstract要約: いくつかの電子相関効果を含む変換ハミルトニアンによる電子構造の量子シミュレーションが示されている。
極端にコンパクトな基底と組み合わされた超コラートなハミルトン多様体は、より大きな基底から得られるエネルギーに匹敵する明らかに相関したエネルギーを生み出す。
非常にコンパクトな超相関ハミルトニアンの使用により、cc-pVTZの品質を達成するのに必要なCNOTゲートの数は最大2桁まで減少し、キュービット数は3倍になる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.640996411999115
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum simulations of electronic structure with a transformed Hamiltonian
that includes some electron correlation effects are demonstrated. The
transcorrelated Hamiltonian used in this work is efficiently constructed
classically, at polynomial cost, by an approximate similarity transformation
with an explicitly correlated two-body unitary operator. This Hamiltonian is
Hermitian, includes no more than two-particle interactions, and is free of
electron-electron singularities. We investigate the effect of such a
transformed Hamiltonian on the accuracy and computational cost of quantum
simulations by focusing on a widely used solver for the Schrodinger equation,
namely the variational quantum eigensolver method, based on the unitary coupled
cluster with singles and doubles (q-UCCSD) Ansatz. Nevertheless, the formalism
presented here translates straightforwardly to other quantum algorithms for
chemistry. Our results demonstrate that a transcorrelated Hamiltonian, paired
with extremely compact bases, produces explicitly correlated energies
comparable to those from much larger bases. For the chemical species studied
here, explicitly correlated energies based on an underlying 6-31G basis had
cc-pVTZ quality. The use of the very compact transcorrelated Hamiltonian
reduces the number of CNOT gates required to achieve cc-pVTZ quality by up to
two orders of magnitude, and the number of qubits by a factor of three.
- Abstract（参考訳）: 電子相関効果を含む変換ハミルトニアンを持つ電子構造の量子シミュレーションが示されている。
本研究で用いられる超相関ハミルトニアンは、明示的に相関した二体ユニタリ作用素との近似類似性変換により、多項式コストで古典的に構築される。
このハミルトニアンはエルミートであり、2粒子相互作用しか含まず、電子-電子特異点を持たない。
本研究では, 量子シミュレーションの精度と計算コストに対するハミルトン変換の効果を, シングルとダブルのユニタリ結合クラスタ(q-UCCSD) Ansatzに基づいて, シュロディンガー方程式に対する広く用いられている解法, すなわち変分量子固有解法に着目して検討する。
しかし、ここで提示される形式主義は、化学のための他の量子アルゴリズムに直接翻訳する。
以上の結果から, 超コンパクトな基底を持つ超相関ハミルトニアンは, より大きな基底のハミルトニアンに匹敵する相関エネルギーを生じることがわかった。
ここでの化学種について, 基礎となる6-31Gに基づく相関エネルギーは, cc-pVTZの品質を示した。
非常にコンパクトな超相関ハミルトニアンの使用により、cc-pVTZの品質を達成するのに必要なCNOTゲートの数は最大2桁まで減少し、キュービットの数は3倍になる。
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