論文の概要: Reliably assessing the electronic structure of cytochrome P450 on today's classical computers and tomorrow's quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.01244v1
• Date: Wed, 2 Feb 2022 19:01:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-27 00:55:03.881677
• Title: Reliably assessing the electronic structure of cytochrome P450 on today's classical computers and tomorrow's quantum computers
• Title（参考訳）: 今日の古典的コンピュータと明日の量子コンピュータにおけるシトクロムP450の電子構造を確実に評価する
• Authors: Joshua J. Goings, Alec White, Joonho Lee, Christofer S. Tautermann, Matthias Degroote, Craig Gidney, Toru Shiozaki, Ryan Babbush, Nicholas C. Rubin
• Abstract要約: 我々は、P450酵素(CYP)の電子構造を評価するために必要な量子的および古典的資源を探究する。 量子ウォークを用いて位相推定を行うために必要な量子資源は、同じ系に対して計算される。 古典的資源推定と量子的資源推定の両方で、CYPモデルのスケールでのシミュレーションは、動的および多構成の電子相関のバランスをとるのに十分な大きさであり、量子上の有利な問題である可能性が示唆されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4215938932388722
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: An accurate assessment of how quantum computers can be used for chemical simulation, especially their potential computational advantages, provides important context on how to deploy these future devices. In order to perform this assessment reliably, quantum resource estimates must be coupled with classical simulations attempting to answer relevant chemical questions and to define the classical simulation frontier. Herein, we explore the quantum and classical resources required to assess the electronic structure of cytochrome P450 enzymes (CYPs) and thus define a classical-quantum advantage boundary. This is accomplished by analyzing the convergence of DMRG+NEVPT2 and coupled cluster singles doubles with non-iterative triples (CCSD(T)) calculations for spin-gaps in models of the CYP catalytic cycle that indicate multireference character. The quantum resources required to perform phase estimation using qubitized quantum walks are calculated for the same systems. Compilation into the surface-code provides runtime estimates to compare directly to DMRG runtimes and to evaluate potential quantum advantage. Both classical and quantum resource estimates suggest that simulation of CYP models at scales large enough to balance dynamic and multiconfigurational electron correlation has the potential to be a quantum advantage problem and emphasizes the important interplay between classical simulations and quantum algorithms development for chemical simulation.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータが化学シミュレーションにどのように使われるかを正確に評価し、特にその潜在的な計算上の利点は、これらの将来の装置の展開に関する重要なコンテキストを提供する。 この評価を確実に行うためには、量子資源推定と関連する化学的な疑問に答えようとする古典的なシミュレーションを結合し、古典的なシミュレーションフロンティアを定義する必要がある。 本稿では,シトクロムP450酵素(CYP)の電子構造を評価するのに必要な量子的および古典的資源について検討し,古典的量子優位境界を定義する。 これは、DMRG+NEVPT2と結合クラスタシングルの収束を、マルチ参照特性を示すCYP触媒サイクルのモデルにおけるスピンギャップの非定常三重項(CCSD(T))計算で解析することで達成される。 量子ウォークを用いた位相推定に必要な量子資源は、同じ系に対して計算される。 Surface-codeへのコンパイルは、DMRGランタイムと直接比較し、潜在的な量子優位性を評価するランタイム推定を提供する。 古典的および量子的資源推定は、CYPモデルのスケールでのシミュレーションが、動的および多重構成電子相関のバランスをとるのに十分な大きさであることを示し、古典的なシミュレーションと化学シミュレーションのための量子アルゴリズム開発の間の重要な相互作用を強調している。

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