論文の概要: Molecular Excited State Calculations with Adaptive Wavefunctions on a
Quantum Eigensolver Emulation: Reducing Circuit Depth and Separating Spin
States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.10275v1
- Date: Fri, 21 May 2021 10:59:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-30 05:15:23.174140
- Title: Molecular Excited State Calculations with Adaptive Wavefunctions on a
Quantum Eigensolver Emulation: Reducing Circuit Depth and Separating Spin
States
- Title（参考訳）: 量子固有ソルバエミュレーションにおける適応波動関数を用いた分子励起状態計算:回路深さの低減とスピン状態の分離
- Authors: Hans Hon Sang Chan, Nathan Fitzpatrick, Javier Segarra-Marti, Michael
J. Bearpark, David P. Tew
- Abstract要約: 変分量子デフレレーション(VQD)は、電子励起状態エネルギーを計算するための変分量子固有解器(VQE)の拡張である。
本稿では, アダプティブ量子回路成長(ADAPT-VQE)の励起状態VQD計算への応用について検討する。
- 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: Ab initio electronic excited state calculations are necessary for the
quantitative study of photochemical reactions, but their accurate computation
on classical computers is plagued by prohibitive scaling. The Variational
Quantum Deflation (VQD) is an extension of the Variational Quantum Eigensolver
(VQE) for calculating electronic excited state energies, and has the potential
to address some of these scaling challenges using quantum computers. However,
quantum computers available in the near term can only support a limited number
of circuit operations, so reducing the quantum computational cost in VQD
methods is critical to their realisation. In this work, we investigate the use
of adaptive quantum circuit growth (ADAPT-VQE) in excited state VQD
calculations, a strategy that has been successful previously in reducing the
resource for ground state energy VQE calculations. We also invoke spin
restrictions to separate the recovery of eigenstates with different spin
symmetry to reduce the number of calculations and accumulation of errors. We
created a quantum eigensolver emulation package - Quantum Eigensolver Building
on Achievements of Both quantum computing and quantum chemistry (QEBAB) - for
testing the proposed adaptive procedure against two VQD methods that use
fixed-length quantum circuits. For a lithium hydride test case we found that
the spin-restricted adaptive growth variant of VQD uses the most compact
circuits by far, consistently recovers adequate electron correlation energy for
different nuclear geometries and eigenstates while isolating the singlet and
triplet manifold. This work is a further step towards developing techniques
which improve the efficiency of hybrid quantum algorithms for excited state
quantum chemistry, opening up the possibility of exploiting real quantum
computers for electronic excited state calculations sooner than previously
anticipated.
- Abstract（参考訳）: 光化学反応の定量的研究には、Ab initio電子励起状態計算が必要であるが、古典的コンピュータ上での正確な計算は禁止的なスケーリングに悩まされている。
変分量子デフレレーション(VQD)は、電子励起状態エネルギーを計算するための変分量子固有解器(VQE)の拡張であり、量子コンピュータを用いてこれらのスケーリング課題に対処する可能性がある。
しかし、短期的に利用可能な量子コンピュータは限られた数の回路演算しかサポートできないため、VQD法における量子計算コストの削減はその実現に不可欠である。
本研究では、アダプティブ量子回路成長(ADAPT-VQE)の励起状態VQD計算への応用について検討する。
また、スピン対称性の異なる固有状態の回復を分離し、計算数と誤差の蓄積を減らすためにスピン制限を課す。
我々は量子コンピューティングと量子化学(QEBAB)の両方の成果に基づく量子固有ソルバエミュレーションパッケージを作成し、固定長量子回路を使用する2つのVQD法に対して、提案された適応手順をテストする。
水素化リチウムのテストケースでは、vqdのスピン制限適応成長変種が最もコンパクトな回路を使い、一重項多様体と三重項多様体を分離しながら、異なる核ジオメトリと固有状態の適切な電子相関エネルギーを一貫して回収することを発見した。
この研究は、励起状態量子化学のためのハイブリッド量子アルゴリズムの効率を改善する技術開発へのさらなる一歩であり、電子励起状態計算に実際の量子コンピュータを活用できる可能性は、これまで予想されていたよりも早く開かれる。
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