論文の概要: Quantum HF/DFT-Embedding Algorithms for Electronic Structure Calculations: Scaling up to Complex Molecular Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.01872v1
• Date: Thu, 3 Sep 2020 18:35:50 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-03 22:44:02.585049
• Title: Quantum HF/DFT-Embedding Algorithms for Electronic Structure Calculations: Scaling up to Complex Molecular Systems
• Title（参考訳）: 電子構造計算のための量子HF/DFT埋め込みアルゴリズム:複雑な分子系へのスケールアップ
• Authors: Max Rossmannek, Panagiotis Kl. Barkoutsos, Pauline J. Ollitrault, Ivano Tavernelli
• Abstract要約: 本稿では,量子電子構造計算の古典計算環境への埋め込みを提案する。 我々は、選択された活性空間上の不活性電子の作用を記述する平均場を含む実効ハミルトニアンを構築することでこれを達成した。
• 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: In the near future, material and drug design may be aided by quantum computer assisted simulations. These have the potential to target chemical systems intractable by the most powerful classical computers. However, the resources offered by contemporary quantum computers are still limited, restricting the chemical simulations to very simple molecules. In order to rapidly scale up to more interesting molecular systems, we propose the embedding of the quantum electronic structure calculation into a classically computed environment obtained at the Hartree-Fock (HF) or Density Functional Theory (DFT) level of theory. We achieve this by constructing an effective Hamiltonian that incorporates a mean field potential describing the action of the inactive electrons on a selected Active Space (AS). The ground state of the AS Hamiltonian is determined by means of the Variational Quantum Eigensolver (VQE) algorithm. With the proposed iterative DFT embedding scheme we are able to obtain energy correction terms for a single pyridine molecule that outperform the Complete Active Space Self Consistent Field (CASSCF) results regardless of the chosen AS.
• Abstract（参考訳）: 近い将来、物質と薬物の設計は量子コンピュータによるシミュレーションによって支援される可能性がある。 これらは、最も強力な古典的コンピュータによって引き起こされる化学システムをターゲットにする可能性がある。 しかし、現代の量子コンピュータが提供する資源はまだ限られており、化学シミュレーションを非常に単純な分子に制限している。 より興味深い分子システムに迅速にスケールアップするために、量子電子構造計算をHartree-Fock (HF) あるいは密度汎関数理論 (DFT) 理論で得られた古典的に計算された環境に埋め込むことを提案する。 我々は、選択された活性空間(as)上の不活性電子の作用を記述する平均場ポテンシャルを組み込んだ効果的なハミルトニアンを構築してこれを達成する。 ASハミルトンの基底状態は変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムによって決定される。 提案した反復dft埋め込みスキームにより、選択されたasに関係なく、完全な活性空間自己整合場(casscf)の結果を上回る単一のピリジン分子に対するエネルギー補正項を得ることができる。

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