論文の概要: Geometric quantum adiabatic methods for quantum chemistry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.15186v1
• Date: Thu, 30 Dec 2021 19:31:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-02 21:01:14.266552
• Title: Geometric quantum adiabatic methods for quantum chemistry
• Title（参考訳）: 量子化学のための幾何学的量子断熱法
• Authors: Hongye Yu, Deyu Lu, Qin Wu, Tzu-Chieh Wei
• Abstract要約: 本稿では, 量子化学における分子固有状態と固有エネルギーを得るために, 断熱進化に基づく量子アルゴリズムを提案する。 提案アルゴリズムは, 結合長と結合角を変化させることで, 滑らかな幾何学的変形を利用する。 これは、大きな原子間距離の断面積と断熱進化経路に沿った水平交差に関する問題を解く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6554326244334867
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Existing quantum algorithms for quantum chemistry work well near the equilibrium geometry of molecules, but the results can become unstable when the chemical bonds are broken at large atomic distances. For any adiabatic approach, this usually leads to serious problems, such as level crossing and/or energy gap closing along the adiabatic evolution path. In this work, we propose a quantum algorithm based on adiabatic evolution to obtain molecular eigenstates and eigenenergies in quantum chemistry, which exploits a smooth geometric deformation by changing bond lengths and bond angles. Even with a simple uniform stretching of chemical bonds, this algorithm performs more stably and achieves better accuracy than our previous adiabatic method [Phys. Rev. Research 3, 013104 (2021)]. It solves the problems related to energy gap closing and level crossing along the adiabatic evolution path at large atomic distances. We demonstrate its utility in several examples, including H${}_2$O, CH${}_2$, and a chemical reaction of H${}_2$+D${}_2\rightarrow$ 2HD. Furthermore, our fidelity analysis demonstrates that even with finite bond length changes, our algorithm still achieves high fidelity with the ground state.
• Abstract（参考訳）: 既存の量子化学の量子アルゴリズムは分子の平衡幾何学の近くでうまく機能するが、化学結合が原子間距離で破壊されると結果は不安定になる。 断熱的なアプローチでは、これは通常、断熱的な進化経路に沿って閉じるレベル交差やエネルギーギャップのような深刻な問題を引き起こす。 本研究では, 結合長と結合角を変化させることで滑らかな幾何学的変形を生かした量子化学における分子固有状態と固有エネルギーを得るために, 断熱進化に基づく量子アルゴリズムを提案する。 化学結合の単純な一様伸長であっても、このアルゴリズムはより安定的に動作し、従来の断熱法(phys. rev. research 3, 013104 (2021))よりも精度が向上する。 これは、大きな原子間距離の断面積と断熱進化経路に沿った水平交差に関する問題を解く。 H${}_2$O, CH${}_2$, H${}_2$+D${}_2\rightarrow$2HDの化学反応など、いくつかの例でその実用性を実証する。 さらに, 有限結合長が変化しても, 基底状態と高い忠実度が得られることを示す。

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