論文の概要: Benchmarking Quantum Chemistry Computations with Variational, Imaginary
Time Evolution, and Krylov Space Solver Algorithms
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.05511v2
- Date: Tue, 16 Feb 2021 20:48:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-12 00:50:00.880770
- Title: Benchmarking Quantum Chemistry Computations with Variational, Imaginary
Time Evolution, and Krylov Space Solver Algorithms
- Title（参考訳）: 変分、虚時発展、クリロフ空間解法を用いた量子化学計算のベンチマーク
- Authors: K\"ubra Yeter-Aydeniz, Bryan T. Gard, Jacek Jakowski, Swarnadeep
Majumder, George S. Barron, George Siopsis, Travis Humble, and Raphael C.
Pooser
- Abstract要約: IBM量子コンピュータ上でのアルカリ水素化物分子のハイブリッド量子古典電子構造計算における化学精度に到達する技術の現状
その結果、電子構造計算は、数年前に量子コンピュータ上で開始された単純な分子の化学的正確性によって急速に進歩していることがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2107969466194361
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: The rapid progress of noisy intermediate-scale quantum (NISQ) computing
underscores the need to test and evaluate new devices and applications. Quantum
chemistry is a key application area for these devices, and therefore serves as
an important benchmark for current and future quantum computer performance.
Previous benchmarks in this field have focused on variational methods for
computing ground and excited states of various molecules, including a
benchmarking suite focused on performance of computing ground states for
alkali-hydrides under an array of error mitigation methods. Here, we outline
state of the art methods to reach chemical accuracy in hybrid quantum-classical
electronic structure calculations of alkali hydride molecules on NISQ devices
from IBM. We demonstrate how to extend the reach of variational eigensolvers
with new symmetry preserving Ans\"atze. Next, we outline how to use quantum
imaginary time evolution and Lanczos as a complementary method to variational
techniques, highlighting the advantages of each approach. Finally, we
demonstrate a new error mitigation method which uses systematic error
cancellation via hidden inverse gate constructions, improving the performance
of typical variational algorithms. These results show that electronic structure
calculations have advanced rapidly, to routine chemical accuracy for simple
molecules, from their inception on quantum computers a few short years ago, and
they point to further rapid progress to larger molecules as the power of NISQ
devices grows.
- Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)コンピューティングの急速な進歩は、新しいデバイスやアプリケーションのテストと評価の必要性を浮き彫りにしている。
量子化学はこれらのデバイスにとって重要な応用分野であり、現在の量子コンピュータ性能と将来の量子コンピュータ性能の重要なベンチマークとなる。
この分野での以前のベンチマークでは、様々な分子の基底状態や励起状態を計算するための変分法に焦点が当てられていた。
ここでは,IBM の NISQ デバイス上でのアルカリ水素化物分子のハイブリッド量子古典電子構造計算における化学精度に到達する技術の現状について概説する。
我々は、新しい対称性を保ったAns\atzeで変分固有解法のリーチを拡張する方法を示す。
次に,量子イマジナリー時間発展とランチョスを変分法の補完的手法として用いる方法について概説し,それぞれのアプローチの利点を強調する。
最後に,隠れ逆ゲート構成による系統的誤りキャンセリングを用いて,典型的な変分アルゴリズムの性能を向上させる新しい誤り緩和法を示す。
これらの結果から,電子構造計算は数年前の量子コンピュータの始まりから,単純な分子の化学的精度を日常的に向上させており,nisqデバイスのパワーが増大するにつれて,より大きな分子へのさらなる進歩を示唆している。
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