論文の概要: Towards a Larger Molecular Simulation on the Quantum Computer: Up to 28 Qubits Systems Accelerated by Point Group Symmetry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.02110v2
• Date: Sun, 8 May 2022 10:30:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-16 02:51:40.354632
• Title: Towards a Larger Molecular Simulation on the Quantum Computer: Up to 28 Qubits Systems Accelerated by Point Group Symmetry
• Title（参考訳）: 量子コンピュータのより大きな分子シミュレーションに向けて : 最大28量子ビット系を点群対称性によって加速する
• Authors: Changsu Cao, Jiaqi Hu, Wengang Zhang, Xusheng Xu, Dechin Chen, Fan Yu, Jun Li, Hanshi Hu, Dingshun Lv, Man-Hong Yung
• Abstract要約: ノイズの多い中間規模量子デバイスでは、変分量子固有解法(VQE)として知られる量子古典ハイブリッド最適化方式が好まれる。 本研究では、よりコンパクトな量子回路を実現するために、アンザッツを構成する演算子数を減らすために点群対称性を用いる。 演算子の82%の大幅な減少は、VQE-UCCで数値的にシミュレートされた最大の分子であるC2H4上で達成される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.078983761447118
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The exact evaluation of the molecular ground state in quantum chemistry requires an exponentially increasing computational cost. Quantum computation is a promising way to overcome the exponential problem using polynomial-time quantum algorithms. A quantum-classical hybrid optimization scheme known as the variational quantum eigensolver(VQE) is preferred for noisy intermediate-scale quantum devices. However, the circuit depth becomes one of the bottlenecks of its application to large molecules of more than 20 qubits. In this work, we employ the point group symmetry to reduce the number of operators in constructing ansatz so as to achieve a more compact quantum circuit. We illustrate this methodology with a series of molecules ranging from LiH(12 qubits) to C2H4(28 qubits). A significant reduction of up to 82% of the operator numbers is reached on C2H4, which enables the largest molecule ever numerically simulated by VQE-UCC to the best of our knowledge. This also shed light into the further work of this direction to construct even shallower ansatz with enough expressive power and simulate even larger scale system.
• Abstract（参考訳）: 量子化学における分子基底状態の正確な評価には指数関数的に増加する計算コストが必要である。 量子計算は多項式時間量子アルゴリズムを用いて指数問題を解くための有望な方法である。 雑音中規模量子デバイスでは変分量子固有ソルバ(vqe)として知られる量子古典ハイブリッド最適化スキームが好まれる。 しかし、回路の深さは20キュービット以上の大きな分子への応用のボトルネックの1つとなる。 本研究では、よりコンパクトな量子回路を実現するために、アンザッツを構成する演算子数を減らすために点群対称性を用いる。 この手法をLiH(12量子ビット)からC2H4(28量子ビット)までの一連の分子で説明する。 最大82%の演算子数がC2H4に到達し、VQE-UCCで数値的にシミュレートされた最大の分子を私たちの知る限りで利用できる。 これはまた、より浅いアンサッツを十分な表現力で構築し、さらに大きなスケールシステムをシミュレートするために、この方向のさらなる作業にも光を当てた。

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