論文の概要: Quantum computational study of chloride ion attack on chloromethane for
chemical accuracy and quantum noise effects with UCCSD and k-UpCCGSD ansatzes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.15314v1
- Date: Fri, 31 Dec 2021 05:59:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-02 19:18:11.110911
- Title: Quantum computational study of chloride ion attack on chloromethane for
chemical accuracy and quantum noise effects with UCCSD and k-UpCCGSD ansatzes
- Title（参考訳）: uccsdおよびk-upccgsdアンサットを用いたクロロメタンの塩化物イオン攻撃の量子計算による研究
- Authors: Hocheol Lim, Hyeon-Nae Jeon, June-Koo Rhee, Byungdu Oh, and Kyoung Tai
No
- Abstract要約: 量子アルゴリズムを用いて無雑音・雑音シミュレーションを行い, アンサーゼの精度とノイズ効果を比較した。
ノイズレスシミュレーションでは、UCCSDとk-UpCCGSDの結果は、同じ活性空間を持つフル構成相互作用(FCI)の結果と似ている。
k-UpCCGSDは、ノイズの多い中間スケール量子時代の量子ノイズ効果を減らすためにUCCSDの代替となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Quantum computing is expected to play an important role in solving the
problem of huge computational costs in various applications by utilizing the
collective properties of quantum states, including superposition, interference,
and entanglement, to perform computations. Quantum mechanical (QM) methods are
candidates for various applications and can provide accurate absolute energy
calculations in structure-based methods. QM methods are powerful tools for
describing reaction pathways and their potential energy surfaces (PESs). In
this study, we applied quantum computing to describe the PES of the bimolecular
nucleophilic substitution (SN2) reaction between chloromethane and chloride
ions. We performed noiseless and noise simulations using quantum algorithms and
compared the accuracy and noise effects of the ansatzes. In noiseless
simulations, the results from UCCSD and k-UpCCGSD are similar to those of full
configurational interaction (FCI) with the same active space, which indicates
that quantum algorithms can describe the PES of the SN2 reaction. In noise
simulations, UCCSD is more susceptible to quantum noise than k-UpCCGSD.
Therefore, k-UpCCGSD can serve as an alternative to UCCSD to reduce quantum
noisy effects in the noisy intermediate-scale quantum era, and k-UpCCGSD is
sufficient to describe the PES of the SN2 reaction in this work. The results
showed the applicability of quantum computing to the SN2 reaction pathway and
provided valuable information for structure-based molecular simulations with
quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、重ね合わせ、干渉、絡み合いを含む量子状態の集合的特性を利用して計算を行うことにより、様々なアプリケーションにおいて巨大な計算コストの問題を解決する上で重要な役割を果たすと期待されている。
量子力学(qm)法は様々な応用の候補であり、構造に基づく方法で正確な絶対エネルギー計算を提供できる。
QM法は反応経路とそのポテンシャルエネルギー表面(PES)を記述する強力なツールである。
本研究では, クロロメタンと塩化物イオン間の二分子求核置換(SN2)反応のPSSを記述するために量子コンピューティングを適用した。
量子アルゴリズムを用いて無雑音・雑音シミュレーションを行い, アンサーゼの精度とノイズ効果を比較した。
ノイズレスシミュレーションでは、UCCSDとk-UpCCGSDの結果は、SN2反応のPSSを量子アルゴリズムが記述できることを示すフル構成相互作用(FCI)のものと似ている。
ノイズシミュレーションでは、UCCSDはk-UpCCGSDよりも量子ノイズの影響を受けやすい。
したがって、k-UpCCGSD は UCCSD の代替としてノイズの多い中間スケール量子時代の量子ノイズ効果を低減し、k-UpCCGSD はこの研究で SN2 反応の PES を記述するのに十分である。
その結果、SN2反応経路への量子コンピューティングの適用性を示し、量子コンピューティングを用いた構造に基づく分子シミュレーションに有用な情報を提供した。
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