論文の概要: Coarse grained intermolecular interactions on quantum processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.00968v2
- Date: Sun, 12 Jun 2022 15:25:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-12 16:15:30.675435
- Title: Coarse grained intermolecular interactions on quantum processors
- Title（参考訳）: 量子プロセッサ上の粗粒度分子間相互作用
- Authors: Lewis W. Anderson, Martin Kiffner, Panagiotis Kl. Barkoutsos, Ivano
Tavernelli, Jason Crain, Dieter Jaksch
- Abstract要約: 我々は、弱い相互作用する分子の基底状態を決定するのに理想的な電子応答の粗い粒度の表現を開発する。
本手法はIBM超伝導量子プロセッサ上で実証する。
我々は、現在の世代の量子ハードウェアは、弱い拘束力を持つが、それでも化学的にユビキタスで生物学的に重要な体制でエネルギーを探索することができると結論付けている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Variational quantum algorithms (VQAs) are increasingly being applied in
simulations of strongly-bound (covalently bonded) systems using full molecular
orbital basis representations. The application of quantum computers to the
weakly-bound intermolecular and non-covalently bonded regime however has
remained largely unexplored. In this work, we develop a coarse-grained
representation of the electronic response that is ideally suited for
determining the ground state of weakly interacting molecules using a VQA. We
require qubit numbers that grow linearly with the number of molecules and
derive scaling behaviour for the number of circuits and measurements required,
which compare favourably to traditional variational quantum eigensolver
methods. We demonstrate our method on IBM superconducting quantum processors
and show its capability to resolve the dispersion energy as a function of
separation for a pair of non-polar molecules - thereby establishing a means by
which quantum computers can model Van der Waals interactions directly from
zero-point quantum fluctuations. Within this coarse-grained approximation, we
conclude that current-generation quantum hardware is capable of probing
energies in this weakly bound but nevertheless chemically ubiquitous and
biologically important regime. Finally, we perform experiments on simulated and
real quantum computers for systems of three, four and five oscillators as well
as oscillators with anharmonic onsite binding potentials; the consequences of
the latter are unexamined in large systems using classical computational
methods but can be incorporated here with low computational overhead.
- Abstract（参考訳）: 変分量子アルゴリズム(VQA)は、完全な分子軌道基底表現を用いた強結合(共有結合)系のシミュレーションにますます応用されている。
しかし、弱結合型分子間および非共有結合系への量子コンピュータの応用は、ほとんど未解明のままである。
本研究では、VQAを用いて弱い相互作用する分子の基底状態を決定するのに理想的な電子応答の粗い粒度の表現を開発する。
我々は、分子数に線形に成長し、必要な回路数と測定値のスケーリング挙動を導出する量子ビット数を必要とし、従来の変分量子固有ソルバ法と比較できる。
我々は,IBMの超伝導量子プロセッサ上で,分散エネルギーを一対の非極性分子の分離関数として解く能力を示し,量子コンピュータがゼロ点量子揺らぎから直接ファンデルワールス相互作用をモデル化できる手段を確立する。
この粗い粒度の近似の中で、現在の量子ハードウェアは、この弱い結合を持つにもかかわらず化学的にユビキタスで生物学的に重要な構造においてエネルギーを探索することができると結論づける。
最後に,3,4,5のシステムおよび無調和オンサイト結合ポテンシャルを持つ発振器について,シミュレーションおよび実量子コンピュータ実験を行い,その結果は古典計算法を用いて大規模システムでは見受けられないが,計算オーバーヘッドの低さで組み込むことができる。
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