論文の概要: Quantum algorithm for a chemical reaction path optimization by using a
variational quantum algorithm and a reaction path generation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.06803v2
- Date: Thu, 31 Mar 2022 14:21:55 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-02 04:41:09.636118
- Title: Quantum algorithm for a chemical reaction path optimization by using a
variational quantum algorithm and a reaction path generation
- Title（参考訳）: 変分量子アルゴリズムと反応経路生成を用いた化学反応経路最適化のための量子アルゴリズム
- Authors: Shu Kanno
- Abstract要約: 本稿では,化学反応経路最適化のための量子アルゴリズムを提案する。
我々のアルゴリズムでは、量子回路は変動量子固有解法(VQE)によるエネルギー評価だけでなく、化学反応経路生成にも利用できる。
提案アルゴリズムを$mathrmH + MathrmH rightarrow MathrmH + MathrmH$ reactionに適用し,VQEとVQEの両方の場合,$E_a$が精度良く得られたことを確認した。
- 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: The search for new computational tasks of quantum chemistry that can be
performed on current quantum computers is important for the development of
quantum computing and quantum chemistry. Although calculations of chemical
reactions have a wide range of applications in quantum chemical calculations, a
quantum algorithm for obtaining activation energy $E_a$, which determines the
rate of chemical reactions, has not been performed. In this study, we propose a
quantum algorithm for the chemical reaction path optimization to obtain $E_a$.
In our algorithm, quantum circuits can be used not only for the energy
evaluation by the variational quantum eigensolver (VQE) but also for chemical
reaction path generation. The chemical reaction path is obtained by encoding
the initial reaction path to the circuit, operating parameterized gates, and
extracting the path information by measurement. The nudged elastic band method
was used for optimizing a reaction path, and the ground-state calculation for
each state on the path was performed by the VQE or the exact diagonalization
(ED). The proposed algorithm was applied to $\mathrm{H}_2 + \mathrm{H}
\rightarrow \mathrm{H}_2 + \mathrm{H}$ reaction, and we confirmed that $E_a$
was obtained accurately in the case of both the VQE and the ED. We also
obtained numerical results that the entanglement between the images accelerates
the path optimization. From these results, we show the feasibility of
performing fast and accurate chemical reaction calculations by using quantum
algorithms.
- Abstract（参考訳）: 現在の量子コンピュータ上で実行できる量子化学の新しい計算タスクの探索は、量子コンピューティングと量子化学の発展に重要である。
化学反応の計算は量子化学計算に幅広く応用されているが、反応速度を決定する活性化エネルギー $e_a$ を得る量子アルゴリズムは実行されていない。
本研究では, 化学反応経路最適化のための量子アルゴリズムを提案する。
我々のアルゴリズムでは、量子回路は変動量子固有解法(VQE)によるエネルギー評価だけでなく、化学反応経路生成にも利用できる。
初期反応経路を回路に符号化し、パラメータ化ゲートを操作し、測定により経路情報を抽出して化学反応経路を得る。
本手法は反応経路の最適化に使用し, 経路上の各状態に対する基底状態の計算をVQEまたは正確な対角化(ED)により行った。
提案手法を$\mathrm{h}_2 + \mathrm{h} \rightarrow \mathrm{h}_2 + \mathrm{h}$ に適用し, vqe と ed の両方において $e_a$ が正確に得られることを確認した。
また,画像間の絡み合いが経路最適化を加速する数値結果を得た。
これらの結果から,量子アルゴリズムによる高速かつ正確な化学反応計算の実現可能性を示す。
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