論文の概要: A full circuit-based quantum algorithm for excited-states in quantum
chemistry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.14193v2
- Date: Wed, 14 Sep 2022 09:05:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-03 01:45:52.834955
- Title: A full circuit-based quantum algorithm for excited-states in quantum
chemistry
- Title(参考訳): 量子化学における励起状態の完全回路型量子アルゴリズム
- Authors: Jingwei Wen, Zhengan Wang, Chitong Chen, Junxiang Xiao, Hang Li, Ling
Qian, Zhiguo Huang, Heng Fan, Shijie Wei, and Guilu Long
- Abstract要約: 量子化学ハミルトニアンの励起状態スペクトルを得るための完全回路に基づく量子アルゴリズムを提案する。
従来の古典量子ハイブリッド変分アルゴリズムと比較して,本手法は古典的最適化プロセスを排除している。
このアルゴリズムは量子コンピュータ上の様々なハミルトンスペクトル決定問題に広く応用できる。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 13.035380410711692
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Utilizing quantum computer to investigate quantum chemistry is an important
research field nowadays. In addition to the ground-state problems that have
been widely studied, the determination of excited-states plays a crucial role
in the prediction and modeling of chemical reactions and other physical
processes. Here, we propose a full circuit-based quantum algorithm for
obtaining the excited-state spectrum of a quantum chemistry Hamiltonian.
Compared with previous classical-quantum hybrid variational algorithms, our
method eliminates the classical optimization process, reduces the resource cost
caused by the interaction between different systems, and achieves faster
convergence rate and stronger robustness against noise. The parameter updating
for determining the next energy-level is naturally dependent on the energy
measurement outputs of the previous energy-level and can be realized by only
modifying the state preparation process of ancillary system, introducing little
additional resource overhead. Numerical simulations of the algorithm with
hydrogen and LiH molecule are presented. Furthermore, we offer an experimental
demonstration of the algorithm on a superconducting quantum computing platform,
and the results show a good agreement with theoretical expectations. The
algorithm can be widely applied to various Hamiltonian spectrum determination
problems on quantum computers.
- Abstract(参考訳): 量子コンピュータを用いて量子化学を研究することは、今日では重要な研究分野である。
広く研究されている基底状態問題に加えて、励起状態の決定は化学反応やその他の物理過程の予測とモデル化において重要な役割を果たす。
本稿では,量子化学ハミルトニアンの励起状態スペクトルを得るための完全回路型量子アルゴリズムを提案する。
従来の量子ハイブリッド変分アルゴリズムと比較して,従来の最適化処理を排除し,異なるシステム間の相互作用による資源コストを低減し,より高速な収束率とノイズに対する強靭性を実現する。
次回のエネルギーレベルを決定するためのパラメータ更新は、前回のエネルギーレベルのエネルギー測定出力に自然に依存しており、補助システムの状態準備プロセスを変更するだけで実現でき、追加のリソースオーバーヘッドが少ない。
水素およびLiH分子を用いたアルゴリズムの数値シミュレーションを行った。
さらに,超伝導量子コンピューティングプラットフォーム上でのアルゴリズムの実験的実証を行い,理論的な期待値とよく一致したことを示す。
このアルゴリズムは量子コンピュータ上の様々なハミルトンスペクトル決定問題に広く応用できる。
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