論文の概要: Fault-tolerant resource estimate for quantum chemical simulations: Case
study on Li-ion battery electrolyte molecules
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.10653v1
- Date: Wed, 21 Apr 2021 17:31:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-03 00:23:07.642575
- Title: Fault-tolerant resource estimate for quantum chemical simulations: Case
study on Li-ion battery electrolyte molecules
- Title（参考訳）: 量子化学シミュレーションのためのフォールトトレラント資源推定:リチウムイオン電池電解質分子のケーススタディ
- Authors: Isaac H. Kim, Eunseok Lee, Ye-Hua Liu, Sam Pallister, William Pol, Sam
Roberts
- Abstract要約: 耐故障性量子コンピュータ上でのLiイオン電池における電解質分子のシミュレーションコストを推定する。
我々の推定は、光子を用いた融合型量子コンピューティング方式に基づいているが、より従来のゲートベースモデルにも容易に変更できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4353812560047186
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this article, we estimate the cost of simulating electrolyte molecules in
Li-ion batteries on a fault-tolerant quantum computer, focusing on the
molecules that can provide practical solutions to industrially relevant
problems. Our resource estimate is based on the fusion-based quantum computing
scheme using photons, but can be modified easily to the more conventional
gate-based model as well. We find the cost of the magic state factory to
constitute no more than $\sim 2\%$ of the total footprint of the quantum
computer, which suggests that it is more advantageous to use algorithms that
consume many magic states at the same time. We suggest architectural and
algorithmic changes that can accommodate such a capability. On the architecture
side, we propose a method to consume multiple magic states at the same time,
which can potentially lead to an order of magnitude reduction in the overall
computation time without incurring additional expense in the footprint. This is
based on a fault-tolerant measurement of a Pauli product operator in constant
time, which may be useful in other contexts as well. We also introduce a method
to implement an arbitrary fermionic basis change in logarithmic depth, which
may be of independent interest.
- Abstract（参考訳）: 本稿では, 耐故障性量子コンピュータ上でのLiイオン電池の電解質分子のシミュレーションコストを見積もる。
我々の資源推定は、光子を用いた核融合型量子計算方式に基づいているが、より一般的なゲートベースモデルにも容易に修正できる。
我々は、量子コンピュータの総フットプリントの$\sim 2\%以上を構成するマジックステートファクトリーのコストを見いだし、同時に多くのマジックステートを消費するアルゴリズムを使用することの方が有利であることを示している。
このような機能に対応可能なアーキテクチャとアルゴリズムの変更を提案する。
アーキテクチャ面では,複数のマジック状態を同時に消費する手法を提案する。これにより,フットプリントに余分な費用をかけることなく,全体の計算時間を大幅に削減できる可能性がある。
これは、パウリ積作用素の一定時間におけるフォールトトレラントな測定に基づいており、他の文脈でも有用かもしれない。
また,対数深度における任意のフェルミオン基底変化を実装する手法についても紹介する。
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