論文の概要: Quantum Solvers for Plane-Wave Hamiltonians: Abridging Virtual Spaces
Through the Optimization of Pairwise Correlations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.00080v1
- Date: Mon, 31 Aug 2020 19:55:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-04 05:25:55.573840
- Title: Quantum Solvers for Plane-Wave Hamiltonians: Abridging Virtual Spaces
Through the Optimization of Pairwise Correlations
- Title（参考訳）: 平面波ハミルトニアンの量子解法--対相関の最適化による仮想空間の橋渡し
- Authors: Eric J. Bylaska, Duo Song, Nicholas P. Bauman, Karol Kowalski, Daniel
Claudino, and Travis S. Humble
- Abstract要約: 我々は、小さなペアのCIハミルトニアンから軌道を最適化することで、仮想空間を定義するアルゴリズムの新たなクラスを開発する。
これらの導出ベースセットをフルCI(FCI)品質をターゲットとした量子コンピューティング計算に使用すれば、多体アプローチでも使用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2462953128215087
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: For many-body methods such as MCSCF and CASSCF, in which the number of
one-electron orbitals are optimized and independent of basis set used, there
are no problems with using plane-wave basis sets. However, for methods
currently used in quantum computing such as select configuration interaction
(CI) and coupled cluster (CC) methods, it is necessary to have a virtual space
that is able to capture a significant amount of electron-electron correlation
in the system. The virtual orbitals in a pseudopotential plane-wave
Hartree--Fock calculation, because of Coulomb repulsion, are often scattering
states that interact very weakly with the filled orbitals. As a result, very
little correlation energy is captured from them. The use of virtual spaces
derived from the one-electron operators have also been tried, and while some
correlation is captured, the amount is quite low. To overcome these
limitations, we have been developing new classes of algorithms to define
virtual spaces by optimizing orbitals from small pairwise CI Hamiltonians,
which we term as correlation optimized virtual orbitals with the abbreviation
COVOs. With these procedures we have been able to derive virtual spaces,
containing only a few orbitals, that are able to capture a significant amount
of correlation. Besides, using these derived basis sets for quantum computing
calculations targeting full CI (FCI) quality-results, they can also be used in
other many-body approaches, including CC and M{\o}ller--Plesset perturbation
theories, and open up the door to many-body calculations for pseudopotential
plane-wave basis set methods. For the H$_2$ molecule, we were able to obtain
good agreement with FCI/cc-pVTZ results with just 4 virtual orbitals, for both
FCI and quantum simulations.
- Abstract（参考訳）: MCSCFやCASSCFのような多体法では、1電子軌道の数が最適化され、使用する基底集合から独立しているため、平面波基底集合を用いることには問題はない。
しかし、選択構成相互作用(CI)や結合クラスタ(CC)といった量子コンピューティングで現在使われている手法では、システム内でかなりの量の電子-電子相関を捉えることができる仮想空間を持つことが必要である。
擬ポテンシャル平面波Hartree-Fock計算における仮想軌道は、クーロン反発のためしばしば散乱状態であり、充填された軌道と非常に弱い相互作用をする。
その結果、それらの間の相関エネルギーはごくわずかである。
1電子作用素から導かれる仮想空間の使用も試みられ、いくつかの相関が捉えられているが、その量は極めて低い。
これらの制限を克服するため,我々は小ペアワイズciハミルトニアンからの軌道を短縮コボと相関最適化した仮想軌道として最適化することにより,仮想空間を定義するための新しいアルゴリズムを開発した。
これらの手順により、わずかな軌道しか持たない仮想空間を導出することができ、かなりの量の相関関係を捉えることができる。
さらに、これらの導出された基底集合をフルCI(FCI)品質回帰を対象とする量子コンピューティングの計算に利用し、CCやM{\o}ller-Plesset摂動理論などの他の多体アプローチにも利用でき、擬ポテンシャル平面波基底法のための多体計算への扉を開くことができる。
H$_2$分子の場合、FCIと量子シミュレーションの両方において、FCI/cc-pVTZの結果と4つの仮想軌道で良好な一致を得ることができた。
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