論文の概要: Assessing the Precision of Quantum Simulation of Many-Body Effects in
Atomic Systems using the Variational Quantum Eigensolver Algorithm
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.05553v2
- Date: Fri, 20 Aug 2021 11:08:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-15 05:26:52.836668
- Title: Assessing the Precision of Quantum Simulation of Many-Body Effects in
Atomic Systems using the Variational Quantum Eigensolver Algorithm
- Title（参考訳）: 変分量子固有解法アルゴリズムを用いた原子系における多体効果の量子シミュレーション精度の評価
- Authors: Sumeet, V. S. Prasannaa, B. P. Das and B. K. Sahoo
- Abstract要約: 本研究では,原子系の基底状態エネルギーにおける平均場近似を超えた物理効果について検討した。
古典量子ハイブリッド変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムを用いる。
より多くの量子ビットが利用可能になると、我々の研究は、様々なアプリケーションに対する他の興味のある特性を計算するための最初のステップとして機能する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The emerging field of quantum simulation of many-body systems is widely
recognized as a very important application of quantum computing. A crucial step
towards its realization in the context of many-electron systems requires a
rigorous quantum mechanical treatment of the different interactions. In this
pilot study, we investigate the physical effects beyond the mean-field
approximation, known as electron correlation, in the ground state energies of
atomic systems using the classical-quantum hybrid variational quantum
eigensolver (VQE) algorithm. To this end, we consider three isoelectronic
species, namely Be, Li-, and B+. This unique choice spans three classes, a
neutral atom, an anion, and a cation. We have employed the unitary
coupled-cluster (UCC) ansatz to perform a rigorous analysis of two very
important factors that could affect the precision of the simulations of
electron correlation effects within a basis, namely mapping and backend
simulator. We carry out our all-electron calculations with four such basis
sets. The results obtained are compared with those calculated by using the full
configuration interaction, traditional coupled-cluster and the UCC methods, on
a classical computer, to assess the precision of our results. A salient feature
of the study involves a detailed analysis to find the number of shots (the
number of times a VQE algorithm is repeated to build statistics) required for
calculations with IBM Qiskit's QASM simulator backend, which mimics an ideal
quantum computer. When more qubits become available, our study will serve as
among the first steps taken towards computing other properties of interest to
various applications such as new physics beyond the Standard Model of
elementary particles and atomic clocks using the VQE algorithm.
- Abstract（参考訳）: マルチボディシステムの量子シミュレーションの分野は、量子コンピューティングの非常に重要な応用として広く認識されている。
多電子系におけるその実現に向けた重要なステップは、異なる相互作用の厳密な量子力学的処理を必要とする。
本研究では,古典量子ハイブリッド変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムを用いて,原子系の基底状態エネルギーにおける平均場近似(電子相関)を超える物理効果について検討する。
この目的のために、我々は3つの等電子種、すなわちBe, Li-, B+を考える。
このユニークな選択は、中性原子、陰イオン、カチオンの3つのクラスにまたがる。
我々は、ユニタリ結合クラスター(ucc)アンサッツを用いて、電子相関効果のシミュレーションの精度に影響を与える2つの非常に重要な因子、すなわちマッピングとバックエンドシミュレータの厳密な分析を行った。
我々は、4つの基底集合で全電子計算を行う。
その結果,古典的コンピュータ上での完全構成相互作用,従来の結合クラスタ法,UCC法を用いて計算した結果と比較し,その精度について検討した。
この研究の注目すべき特徴は、理想的な量子コンピュータを模倣したibm qiskitのqasmシミュレータバックエンドによる計算に必要なショット数(vqeアルゴリズムが統計を構築するために繰り返し繰り返される回数)を見つけるための詳細な分析である。
より多くの量子ビットが利用可能になると、vqeアルゴリズムを用いた素粒子の標準モデルを超える新しい物理学や原子時計など、様々な応用に対する興味のある他の性質を計算するための最初のステップとなる。
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