論文の概要: Unbiasing Fermionic Quantum Monte Carlo with a Quantum Computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.16235v2
• Date: Mon, 5 Jul 2021 06:48:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-24 08:04:37.375092
• Title: Unbiasing Fermionic Quantum Monte Carlo with a Quantum Computer
• Title（参考訳）: 量子コンピュータを用いた無バイアスフェルミオン量子モンテカルロ
• Authors: William J. Huggins, Bryan A. O'Gorman, Nicholas C. Rubin, David R. Reichman, Ryan Babbush, Joonho Lee
• Abstract要約: 多電子問題は計算科学における最大の課題のいくつかを浮き彫りにする。 フェルミオン量子モンテカルロ法(英語版)(QMC)はこれらの問題に対する最も強力なアプローチの一つである。 本稿では,制約付きQMCと量子コンピューティングツールを組み合わせることで,バイアスを低減する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4893345190925178
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many-electron problems pose some of the greatest challenges in computational science, with important applications across many fields of modern science. Fermionic quantum Monte Carlo (QMC) methods are among the most powerful approaches to these problems. However, they can be severely biased when controlling the fermionic sign problem using constraints, as is necessary for scalability. Here we propose an approach that combines constrained QMC with quantum computing tools to reduce such biases. We experimentally implement our scheme using up to 16 qubits in order to unbias constrained QMC calculations performed on chemical systems with as many as 120 orbitals. These experiments represent the largest chemistry simulations performed on quantum computers (more than doubling the size of prior electron correlation calculations), while obtaining accuracy competitive with state-of-the-art classical methods. Our results demonstrate a new paradigm of hybrid quantum-classical algorithm, surpassing the popular variational quantum eigensolver in terms of potential towards the first practical quantum advantage in ground state many-electron calculations.
• Abstract（参考訳）: 多くの電子問題は計算科学における最大の課題のいくつかを生じさせ、現代科学の多くの分野において重要な応用がなされている。 フェルミオン量子モンテカルロ法はこれらの問題に対する最も強力なアプローチの一つである。 しかし、拡張性に必要となる制約を用いてフェルミオン符号問題を制御する際には、それらは深刻なバイアスを受けることができる。 本稿では,制約付きQMCと量子コンピューティングツールを組み合わせることで,バイアスを低減する手法を提案する。 我々は,120個の軌道を持つ化学系上で実行される制約付きQMC計算を非バイアスにするために,最大16量子ビットの手法を実験的に実装した。 これらの実験は、量子コンピュータ上で実行される最大の化学シミュレーション(電子相関計算の2倍)であり、最先端の古典的手法と競合する精度を得る。 本研究では, 基底状態多電子計算における最初の実用的量子アドバンテージへの可能性の観点から, 一般的な変分量子固有解法を超えるハイブリッド量子古典アルゴリズムの新しいパラダイムを示す。

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