論文の概要: Microcanonical and finite temperature ab initio molecular dynamics
simulations on quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.08144v1
- Date: Tue, 18 Aug 2020 20:24:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-05 22:36:38.448384
- Title: Microcanonical and finite temperature ab initio molecular dynamics
simulations on quantum computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータ上の微小温度および有限温度ab慣性分子動力学シミュレーション
- Authors: Igor O. Sokolov, Panagiotis Kl. Barkoutsos, Lukas Moeller, Philippe
Suchsland, Guglielmo Mazzola, Ivano Tavernelli
- Abstract要約: Ab initio molecular dynamics (AIMD) は、分子および凝縮物質系の特性を予測する強力なツールである。
エネルギーと力の期待値の測定に関連する統計的ノイズを緩和するための解決策を提供する。
また, 常温, 常温, 動的シミュレーションのためのLangevin dynamicsアルゴリズムを提案する。
- 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: Ab initio molecular dynamics (AIMD) is a powerful tool to predict properties
of molecular and condensed matter systems. The quality of this procedure is
based on accurate electronic structure calculations. The development of quantum
processors has shown great potential for the efficient evaluation of accurate
ground and excited state energies of molecular systems, opening up new avenues
for molecular dynamics simulations. In this work we address the use of
variational quantum algorithms for the calculation of accurate atomic forces to
be used in AIMD. In particular, we provide solutions for the alleviation of the
statistical noise associated to the measurements of the expectation values of
energies and forces, as well as schemes for the mitigation of the hardware
noise sources (in particular, gate infidelities, qubit decoherence and readout
errors). Despite the relative large error in the calculation of the potential
energy, our results show that the proposed algorithms can provide reliable MD
trajectories in the microcanonical (constant energy) ensemble. Further,
exploiting the intrinsic noise arising from the quantum measurement process, we
also propose a Langevin dynamics algorithm for the simulation of canonical,
i.e., constant temperature, dynamics. Both algorithms (microcanonical and
canonical) are applied to the simulation of simple molecular systems such as H2
and H3+. Finally, we also provide results for the dynamics of H2 obtained with
IBM quantum computer ibmq_athens.
- Abstract（参考訳）: Ab initio molecular dynamics (AIMD) は、分子および凝縮物質系の特性を予測する強力なツールである。
この手順の品質は正確な電子構造計算に基づいている。
量子プロセッサの開発は、分子系の正確な地盤と励起状態エネルギーの効率的な評価に大きな可能性を示し、分子動力学シミュレーションのための新しい道を開いた。
本稿では,aimdで使用される正確な原子間力の計算における変分量子アルゴリズムの利用について述べる。
特に、エネルギーと力の期待値の測定に関連する統計的ノイズの緩和と、ハードウェアノイズ源(特にゲート不均一性、クビットデコヒーレンス、リードアウトエラー)の緩和のためのスキームを提供する。
ポテンシャルエネルギーの計算における誤差は比較的大きいが,提案アルゴリズムはマイクロカノニカル(コンスタントエネルギー)アンサンブルにおいて信頼性の高いMDトラジェクトリを提供できることを示す。
さらに, 量子計測プロセスから生じる固有雑音を利用して, 正準方程式, すなわち温度, 力学のシミュレーションのためのランゲヴィン力学アルゴリズムを提案する。
両方のアルゴリズム(マイクロカノニカルとカノニカル)は、H2やH3+のような単純な分子系のシミュレーションに適用される。
最後に,IBM 量子コンピュータ ibmq_athens を用いて得られた H2 の動的解析結果についても述べる。
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