論文の概要: Simulating the electronic structure of spin defects on quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.04435v2
• Date: Wed, 2 Feb 2022 20:21:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-05 03:04:59.600673
• Title: Simulating the electronic structure of spin defects on quantum computers
• Title（参考訳）: 量子コンピュータにおけるスピン欠陥の電子構造シミュレーション
• Authors: Benchen Huang, Marco Govoni, Giulia Galli
• Abstract要約: 量子コンピュータ上で行った固体中のスピン欠陥の基底の計算と励起状態のエネルギーについて述べる。 ダイヤモンド中の負電荷窒素空孔中心と4H-SiCの二重空孔中心に焦点をあてる。
• 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: We present calculations of the ground and excited state energies of spin defects in solids carried out on a quantum computer, using a hybrid classical/quantum protocol. We focus on the negatively charged nitrogen vacancy center in diamond and on the double vacancy in 4H-SiC, which are of interest for the realization of quantum technologies. We employ a recently developed first-principle quantum embedding theory to describe point defects embedded in a periodic crystal, and to derive an effective Hamiltonian, which is then transformed to a qubit Hamiltonian by means of a parity transformation. We use the variational quantum eigensolver (VQE) and quantum subspace expansion methods to obtain the ground and excited states of spin qubits, respectively, and we propose a promising strategy for noise mitigation. We show that by combining zero-noise extrapolation techniques and constraints on electron occupation to overcome the unphysical state problem of the VQE algorithm, one can obtain reasonably accurate results on near-term-noisy architectures for ground and excited state properties of spin defects.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータ上で行われる固体中のスピン欠陥の基底エネルギーと励起状態エネルギーの計算を古典/量子のハイブリッドプロトコルを用いて行う。 我々は,ダイヤモンド中の負電荷の窒素空白中心と4h-sicの二重空白中心に注目し,量子技術の実現に関心を示した。 我々は最近開発された第一原理量子埋め込み理論を用いて、周期結晶に埋め込まれた点欠陥を記述し、有効ハミルトニアンを導出し、パリティ変換によって量子ハミルトニアンに変換する。 量子固有解法(vqe)と量子部分空間展開法を用いてスピン量子ビットの基底状態と励起状態を求め、雑音緩和のための有望な戦略を提案する。 ゼロノイズ外挿法と電子占有の制約を組み合わせることで、VQEアルゴリズムの非物理的状態問題を克服し、スピン欠陥の基底および励起状態特性に対する短期ノイズアーキテクチャに関する合理的な結果が得られることを示す。

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