論文の概要: Ab initio nuclear structure via quantum adiabatic algorithm
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.08910v1
- Date: Wed, 19 May 2021 03:51:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-30 11:46:58.754803
- Title: Ab initio nuclear structure via quantum adiabatic algorithm
- Title（参考訳）: 量子断熱アルゴリズムによるab initio原子核構造
- Authors: Weijie Du, James P. Vary, Xingbo Zhao, and Wei Zuo
- Abstract要約: ab initio核構造理論における量子位相推定による断熱状態生成の量子アルゴリズムの適用について検討する。
我々は、単純な核系の低層スペクトル(基底状態と励起状態の両方を含む)の解決に重点を置いている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7449724123186384
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Background: Solving nuclear many-body problems with an ab initio approach is
widely recognized as a computationally challenging problem. Quantum computers
offer a promising path to address this challenge. There are urgent needs to
develop quantum algorithms for this purpose.
Objective: In this work, we explore the application of the quantum algorithm
of adiabatic state preparation with quantum phase estimation in ab initio
nuclear structure theory. We focus on solving the low-lying spectra (including
both the ground and excited states) of simple nuclear systems.
Ideas: The efficiency of this algorithm is hindered by the emergence of small
energy gaps (level crossings) during the adiabatic evolution. In order to
improve the efficiency, we introduce techniques to avoid level crossings: 1) by
suitable design of the reference Hamiltonian; 2) by insertions of perturbation
terms to modify the adiabatic path.
Results: We illustrate this algorithm by solving the deuteron ground state
energy and the spectrum of the deuteron bounded in a harmonic oscillator trap
implementing the IBM Qiskit quantum simulator. The quantum results agree well
the classical results obtained by matrix diagonalization.
Outlook: With our improvements to the efficiency, this algorithm provides a
promising tool for investigating the low-lying spectra of complex nuclei on
future quantum computers.
- Abstract（参考訳）: 背景: ab initioアプローチによる核多体問題を解くことは、計算上困難な問題として広く認識されている。
量子コンピュータはこの課題に対処するための有望な道を提供する。
この目的のために量子アルゴリズムを開発する必要がある。
目的: 本研究では, ab initio 核構造理論における量子位相推定を伴う断熱状態生成の量子アルゴリズムの適用について検討する。
我々は、単純な核系の低層スペクトル(基底状態と励起状態の両方を含む)の解決に注力する。
アイデア: このアルゴリズムの効率性は、断熱的な進化の間に小さなエネルギーギャップ(レベル交差)が出現することを妨げる。
効率を向上させるために, 踏切を避ける手法を導入する。
1) 基準ハミルトンの適切な設計による。
2) 閉鎖経路を変更するための摂動条件の挿入による。
結果: このアルゴリズムは, IBM Qiskit 量子シミュレータを実装した高調波発振器トラップに束縛された重陽子基底エネルギーと重陽子スペクトルを解くことで説明する。
量子結果は行列対角化によって得られる古典的結果とよく一致する。
展望:我々の効率の改善により、このアルゴリズムは将来の量子コンピュータにおける複雑な核の低層スペクトルを調査するための有望なツールを提供する。
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