論文の概要: Simulation of adiabatic quantum computing for molecular ground states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.12059v2
- Date: Thu, 25 Mar 2021 02:34:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-07 04:29:18.184832
- Title: Simulation of adiabatic quantum computing for molecular ground states
- Title（参考訳）: 分子基底状態に対する断熱量子コンピューティングのシミュレーション
- Authors: Vladimir Kremenetski, Carlos Mejuto-Zaera, Stephen J. Cotton, Norm M.
Tubman
- Abstract要約: Adiabatic State prepared (ASP) の時間ダイナミクスをシミュレーションするための新しいアプローチについて検討する。
我々はこの新しいアプローチを用いて、小さな分子系とHubbardモデルの集合に対してASPをシミュレートする。
要求された状態の準備時間は、実際のハードウェア上でのASPの効率的な実行を妨げる即時的な指数関数的な壁を示さないことが分かりました。
- 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: Quantum computation promises to provide substantial speedups in many
practical applications with a particularly exciting one being the simulation of
quantum many-body systems. Adiabatic state preparation (ASP) is one way that
quantum computers could recreate and simulate the ground state of a physical
system. In this paper we explore a novel approach for classically simulating
the time dynamics of ASP with high accuracy, and with only modest computational
resources via an adaptive sampling configuration interaction (ASCI) scheme for
truncating the Hilbert space to only the most important determinants. We verify
that this truncation introduces negligible error, and use this new approach to
simulate ASP for sets of small molecular systems and Hubbard models. Further,
we examine two approaches to speeding up ASP when performed on quantum
hardware: (i) using the complete active space configuration interaction (CASCI)
wavefunction instead of the Hartree-Fock initial state and (ii)~a non-linear
interpolation between initial and target Hamiltonians. We find that starting
with a CASCI wavefunction with a limited active space yields substantial
speedups for many of the systems examined while non-linear interpolation does
not. Additionally, we observe interesting trends in the minimum gap location
(based on the initial state) as well as how critical time can depend on certain
molecular properties such as the number of valence electrons. Importantly, we
find that the required state preparation times do not show an immediate
exponential wall that would preclude an efficient run of ASP on actual
hardware.
- Abstract（参考訳）: 量子計算は多くの実用的な応用において大きなスピードアップをもたらすことを約束しており、特にエキサイティングなものは量子多体系のシミュレーションである。
adiabatic state preparation (asp) は、量子コンピュータが物理システムの基底状態を再現しシミュレートする方法の一つである。
本稿では,aspの時間ダイナミクスを精度良く古典的にシミュレートするための新しい手法について検討し,最も重要な決定因子のみにヒルベルト空間を切断するための適応サンプリング構成相互作用(asci)スキームを用いて,少ない計算資源のみを探索する。
我々は、このトランケーションが無視可能なエラーをもたらすことを検証し、ASPを小分子系とHubbardモデルの集合にシミュレートするために、この新しいアプローチを使用する。
さらに、量子ハードウェア上でASPを高速化する2つのアプローチについて検討する。
i) Hartree-Fock初期状態の代わりに完全なアクティブ空間構成相互作用(CASCI)波動関数を用いる。
(ii)~初期ハミルトニアンと対象ハミルトニアンの間の非線形補間。
CASCI波動関数と活性空間の制限から始めると、非線形補間は行わないが、多くの系でかなりのスピードアップが得られることが分かる。
さらに、(初期状態に基づく)最小ギャップ位置における興味深い傾向と、原子価電子の数のような特定の分子特性に臨界時間がどのように依存するかを観察した。
重要なことに、要求される状態の準備時間は、実際のハードウェア上で asp の効率的な実行を妨げる直接の指数関数的壁を示しない。
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