論文の概要: Hybrid quantum-classical algorithm for computing imaginary-time correlation functions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.02764v3
• Date: Tue, 14 Jun 2022 01:58:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-05 12:12:12.040207
• Title: Hybrid quantum-classical algorithm for computing imaginary-time correlation functions
• Title（参考訳）: 仮想時間相関関数計算のためのハイブリッド量子古典アルゴリズム
• Authors: Rihito Sakurai, Wataru Mizukami, Hiroshi Shinaoka
• Abstract要約: 本稿では,ハードウェアリソースが限られている量子デバイス上での仮想時間グリーン関数の計算のためのハイブリッドアルゴリズムを提案する。 量子回路シミュレータを用いて,二量体モデルと4サイト不純物モデルに対するグリーン関数の計算により,このアルゴリズムを検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantitative descriptions of strongly correlated materials pose a considerable challenge in condensed matter physics and chemistry. A promising approach to address this problem is quantum embedding methods. In particular, the dynamical mean-field theory (DMFT) maps the original system to an effective quantum impurity model comprising correlated orbitals embedded in an electron bath. The biggest bottleneck in DMFT calculations is numerically solving the quantum impurity model, i.e., computing Green's function. Past studies have proposed theoretical methods to compute Green's function of a quantum impurity model in polynomial time using a quantum computer. So far, however, efficient methods for computing the imaginary-time Green's functions have not been established despite the advantages of the imaginary-time formulation. We propose a quantum-classical hybrid algorithm for computing imaginary-time Green's functions on quantum devices with limited hardware resources by applying the variational quantum simulation. Using a quantum circuit simulator, we verified this algorithm by computing Green's functions for a dimer model as well as a four-site impurity model obtained by DMFT calculations of the single-band Hubbard model, although our method can be applied to general imaginary-time correlation functions.
• Abstract（参考訳）: 強相関物質の量的記述は、凝縮物物理学と化学において大きな課題となる。 この問題を解決するための有望なアプローチは量子埋め込み法である。 特に、力学平均場理論(DMFT)は、電子浴に埋め込まれた相関軌道からなる効果的な量子不純物モデルに元の系をマッピングする。 DMFT計算における最大のボトルネックは、量子不純物モデル、すなわちグリーン関数を数値的に解くことである。 過去の研究では、量子コンピュータを用いて多項式時間で量子不純物モデルのグリーン関数を計算する理論的手法が提案されている。 しかし、想像時間グリーン関数の効率的な計算方法は、想像時間定式化の利点にもかかわらず確立されていない。 変動量子シミュレーションを適用し,ハードウェア資源の限られた量子デバイス上での仮想時間グリーン関数計算のための量子古典ハイブリッドアルゴリズムを提案する。 量子回路シミュレータを用いて,1バンドハバードモデルのDMFT計算により得られた4サイト不純物モデルとともに,ダイマーモデルに対するグリーン関数を計算し,このアルゴリズムを検証した。

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