論文の概要: Parallel Quantum Chemistry on Noisy Intermediate-Scale Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.02417v2
- Date: Thu, 11 Aug 2022 05:47:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-26 20:44:02.013028
- Title: Parallel Quantum Chemistry on Noisy Intermediate-Scale Quantum Computers
- Title（参考訳）: 雑音中規模量子コンピュータ上の並列量子化学
- Authors: Robert Schade, Carsten Bauer, Konstantin Tamoev, Lukas Mazur,
Christian Plessl, Thomas D. K\"uhne
- Abstract要約: 量子化学基底状態エネルギー問題の解法として,新しいハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。
この新しいアプローチは、超伝導トランスモン量子ビットに基づくIBM量子コンピュータ上のHubbardのようなシステムに対して実証されている。
- 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: A novel parallel hybrid quantum-classical algorithm for the solution of the
quantum-chemical ground-state energy problem on gate-based quantum computers is
presented. This approach is based on the reduced density-matrix functional
theory (RDMFT) formulation of the electronic structure problem. For that
purpose, the density-matrix functional of the full system is decomposed into an
indirectly coupled sum of density-matrix functionals for all its subsystems
using the adaptive cluster approximation to RDMFT. The approximations involved
in the decomposition and the adaptive cluster approximation itself can be
systematically converged to the exact result. The solutions for the
density-matrix functionals of the effective subsystems involves a constrained
minimization over many-particle states that are approximated by parametrized
trial states on the quantum computer similarly to the variational quantum
eigensolver. The independence of the density-matrix functionals of the
effective subsystems introduces a new level of parallelization and allows for
the computational treatment of much larger molecules on a quantum computer with
a given qubit count. In addition, for the proposed algorithm techniques are
presented to reduce the qubit count, the number of quantum programs, as well as
its depth. The new approach is demonstrated for Hubbard-like systems on IBM
quantum computers based on superconducting transmon qubits.
- Abstract（参考訳）: ゲート型量子コンピュータにおける量子化学基底状態エネルギー問題の解法に関する新しい並列ハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。
このアプローチは、電子構造問題の還元密度行列汎関数理論(RDMFT)の定式化に基づいている。
そのため、フルシステムの密度行列関数は、RDMFTへの適応クラスタ近似を用いて、すべてのサブシステムに対して間接的に結合された密度行列関数の和に分解される。
分解に関わる近似と適応クラスタ近似そのものは、正確な結果に体系的に収束することができる。
有効サブシステムの密度行列関数に対する解は、変分量子固有解法と同様に量子コンピュータ上のパラメトリケーション状態によって近似される多くの粒子状態に対する制約付き最小化を含む。
有効サブシステムの密度行列関数の独立性は、新しいレベルの並列化を導入し、与えられた量子ビット数を持つ量子コンピュータ上のより大きな分子の計算処理を可能にする。
さらに,提案手法により,量子ビット数,量子プログラム数,深さを削減できることを示す。
新しいアプローチは、超伝導トランスモン量子ビットに基づくibm量子コンピュータ上のハバード型システムに対して実証されている。
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