論文の概要: Computing molecular excited states on a D-Wave quantum annealer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.00162v1
- Date: Thu, 1 Jul 2021 01:02:17 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-23 20:57:02.072559
- Title: Computing molecular excited states on a D-Wave quantum annealer
- Title（参考訳）: D波量子アニールにおける分子励起状態の計算
- Authors: Alexander Teplukhin, Brian K. Kendrick, Susan M. Mniszewski, Yu Zhang,
Ashutosh Kumar, Christian F. A. Negre, Petr M. Anisimov, Sergei Tretiak and
Pavel A. Dub
- Abstract要約: 分子系の励起電子状態の計算にD波量子アニールを用いることを実証する。
これらのシミュレーションは、太陽光発電、半導体技術、ナノサイエンスなど、いくつかの分野で重要な役割を果たしている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 52.5289706853773
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The possibility of using quantum computers for electronic structure
calculations has opened up a promising avenue for computational chemistry.
Towards this direction, numerous algorithmic advances have been made in the
last five years. The potential of quantum annealers, which are the prototypes
of adiabatic quantum computers, is yet to be fully explored. In this work, we
demonstrate the use of a D-Wave quantum annealer for the calculation of excited
electronic states of molecular systems. These simulations play an important
role in a number of areas, such as photovoltaics, semiconductor technology and
nanoscience. The excited states are treated using two methods, time-dependent
Hartree-Fock (TDHF) and time-dependent density-functional theory (TDDFT), both
within a commonly used Tamm-Dancoff approximation (TDA). The resulting TDA
eigenvalue equations are solved on a D-Wave quantum annealer using the Quantum
Annealer Eigensolver (QAE), developed previously. The method is shown to
reproduce a typical basis set convergence on the example H$_2$ molecule and is
also applied to several other molecular species. Characteristic properties such
as transition dipole moments and oscillator strengths are computed as well.
Three potential energy profiles for excited states are computed for NH$_3$ as a
function of the molecular geometry. Similar to previous studies, the accuracy
of the method is dependent on the accuracy of the intermediate meta-heuristic
software called qbsolv.
- Abstract（参考訳）: 電子構造計算に量子コンピュータを使うことの可能性は、計算化学に有望な道を開いた。
この方向に向けて、過去5年間に多くのアルゴリズムが進歩してきた。
断熱型量子コンピュータのプロトタイプである量子アニールのポテンシャルは、まだ完全には解明されていない。
本研究では,分子系の励起電子状態の計算にD波量子アニールを用いることを実証する。
これらのシミュレーションは、太陽光発電、半導体技術、ナノサイエンスなど多くの分野において重要な役割を果たす。
励起状態は時間依存Hartree-Fock(TDHF)と時間依存密度汎関数理論(TDDFT)の2つの方法を用いて処理される。
得られたTDA固有値方程式は、以前に開発されたQuantum Annealer Eigensolver (QAE)を用いてD波量子アニール上で解かれる。
この方法は、H$_2$分子の典型的な基底集合収束を再現することが示され、他のいくつかの分子種にも適用される。
遷移双極子モーメントや発振器強度などの特性も計算する。
励起状態の3つのポテンシャルエネルギープロファイルは分子幾何の関数として nh$_3$ として計算される。
従来の研究と同様に、この手法の精度はqbsolvと呼ばれる中間的メタヒューリスティックソフトウェアの精度に依存する。
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