論文の概要: Momentum-Space Unitary Coupled Cluster and Translational Quantum Subspace Expansion for Periodic Systems on Quantum Computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2008.08694v2
• Date: Mon, 4 Jan 2021 17:54:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-05 20:16:21.199398
• Title: Momentum-Space Unitary Coupled Cluster and Translational Quantum Subspace Expansion for Periodic Systems on Quantum Computers
• Title（参考訳）: 量子コンピュータ上の周期系に対する運動量空間ユニタリ結合クラスターと翻訳量子部分空間展開
• Authors: David Zsolt Manrique, Irfan T. Khan, Kentaro Yamamoto, Vijja Wichitwechkarn, David Mu\~noz Ramo
• Abstract要約: 固体結晶材料を模擬するための変分量子固有解法 (VQE) の応用を実証する。 複素クラスター演算子を量子回路アンサッツにマッピングし、励起演算子とハミルトン項の減数を利用する。 また、周期系への点群対称性に基づくキュービットテーパリング法の拡張を示す。
• 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: We demonstrate the use of the Variational Quantum Eigensolver (VQE) to simulate solid state crystalline materials. We adapt the Unitary Coupled Cluster ansatz to periodic boundary conditions in real space and momentum space representations and directly map complex cluster operators to a quantum circuit ansatz to take advantage of the reduced number of excitation operators and Hamiltonian terms due to momentum conservation. To further reduce required quantum resources, such as the number of UCCSD amplitudes, circuit depth, required number of qubits and number of measurement circuits, we investigate a translational Quantum Subspace Expansion method (TransQSE) for the localized representation of the periodic Hamiltonian. Additionally, we also demonstrate an extension of the point group symmetry based qubit tapering method to periodic systems. We compare accuracy and computational costs for a range of geometries for 1D chains of dimerized hydrogen, helium and lithium hydride with increasing number of momentum space grid points and also demonstrate VQE calculations for 2D and 3D hydrogen and helium lattices. Our presented strategies enable the use of near-term quantum hardware to perform solid state simulation with variational quantum algorithms.
• Abstract（参考訳）: 固体結晶材料を模擬するための変分量子固有解法(VQE)の応用を実証する。 我々は、実空間および運動量空間表現における周期的境界条件にユニタリ結合クラスタアンサッツを適用し、複素クラスタ演算子を直接量子回路アンサッツにマッピングし、運動量保存による励起演算子とハミルトン項の減少を利用する。 さらに, uccsd振幅数, 回路深度, 必要な量子ビット数, 測定回路数など, 必要な量子資源を削減するため, 周期ハミルトニアンの局所化表現のための翻訳量子部分空間展開法(transqse)について検討した。 さらに,周期系への点群対称性に基づくキュービットテーパリング法の拡張も示す。 我々は,2次元水素,ヘリウム,水素化リチウムの1次元鎖の精度と計算コストを運動量空間格子点数の増加とともに比較するとともに,2次元および3次元水素およびヘリウム格子のVQE計算を実証した。 提案手法により,短期量子ハードウェアを用いて変動量子アルゴリズムによる固体シミュレーションを行うことができる。

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