論文の概要: Chemistry beyond the Hartree-Fock limit via quantum computed moments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.08132v1
- Date: Mon, 15 Nov 2021 23:04:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-08 02:00:24.198124
- Title: Chemistry beyond the Hartree-Fock limit via quantum computed moments
- Title（参考訳）: 量子計算モーメントによるハーツリー・フォック限界を超える化学
- Authors: Michael A. Jones, Harish J. Vallury, Charles D. Hill, Lloyd C. L.
Hollenberg
- Abstract要約: 我々は水素鎖分子系に対する量子計算モーメント(QCM)アプローチをH$_6$まで実装する。
その結果,QCM法の誤差抑制能力,特に後処理誤差軽減と組み合わせた場合の強い証拠が得られた。
ハミルトニアンおよび古典的な前処理ステップのより効率的な表現に重点を置いていると、より大規模なシステムを短期量子プロセッサ上で解ける可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum computers hold promise to circumvent the limitations of conventional
computing for difficult molecular problems. However, the accumulation of
quantum logic errors on real devices represents a major challenge, particularly
in the pursuit of chemical accuracy requiring the inclusion of dynamical
effects. In this work we implement the quantum computed moments (QCM) approach
for hydrogen chain molecular systems up to H$_6$. On a superconducting quantum
processor, Hamiltonian moments, $\langle \mathcal{H}^p\rangle$ are computed
with respect to the Hartree-Fock state, which are then employed in Lanczos
expansion theory to determine an estimate for the ground-state energy which
incorporates electronic correlations and manifestly improves on the variational
result. Post-processing purification of the raw QCM data takes the estimate
through the Hartree-Fock variational limit to within 99.9% of the exact
electronic ground-state energy for the largest system studied, H$_6$.
Calculated dissociation curves indicate precision at about 10mH for this system
and as low as 0.1mH for molecular hydrogen, H$_2$, over a range of bond
lengths. In the context of stringent precision requirements for chemical
problems, these results provide strong evidence for the error suppression
capability of the QCM method, particularly when coupled with post-processing
error mitigation. Greater emphasis on more efficient representations of the
Hamiltonian and classical preprocessing steps may enable the solution of larger
systems on near-term quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、難しい分子問題に対する従来の計算の限界を回避すると約束している。
しかし、実際のデバイス上での量子論理誤差の蓄積は、特に動的効果の包含を必要とする化学的精度の追求において大きな課題である。
本研究では、水素鎖分子系に対する量子計算モーメント(QCM)アプローチをH$_6$まで実装する。
超伝導量子プロセッサでは、ハミルトニアンモーメント、$\langle \mathcal{h}^p\rangle$ がハートリー・フォック状態に対して計算され、ランチョス展開理論で用いられ、電子相関を組み込んだ基底状態エネルギーの推定が決定され、変動結果が顕著に改善される。
生のqcmデータの処理後の浄化は、hartree-fock変分限界によって、調査された最大のシステムであるh$_6$の正確な電子基底状態エネルギーの99.9%以内に推定される。
計算された解離曲線は、この系で約10mHの精度を示し、水素分子では0.1mH、結合長ではH$_2$である。
化学問題に対する厳密な精度要件の文脈において、これらの結果はQCM法の誤差抑制能力、特に後処理誤差軽減と組み合わせた場合の強い証拠となる。
ハミルトニアンおよび古典的前処理ステップのより効率的な表現をより強調すると、短期的な量子プロセッサ上のより大きなシステムの解法が可能になる。
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