論文の概要: Localized Quantum Chemistry on Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.02012v1
- Date: Thu, 3 Mar 2022 20:52:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-23 05:35:08.394215
- Title: Localized Quantum Chemistry on Quantum Computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける局在量子化学
- Authors: Matthew Otten and Matthew R. Hermes and Riddhish Pandharkar and Yuri
Alexeev and Stephen K. Gray and Laura Gagliardi
- Abstract要約: 量子化学計算は通常、システムのサイズと指数関数的にスケールする計算コストによって制限される。
本稿では,化学系のマルチ参照波動関数の局在化と量子位相推定を組み合わせた量子アルゴリズムを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6649973446180738
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Quantum chemistry calculations of large, strongly correlated systems are
typically limited by the computation cost that scales exponentially with the
size of the system. Quantum algorithms, designed specifically for quantum
computers, can alleviate this, but the resources required are still too large
for today's quantum devices. Here we present a quantum algorithm that combines
a localization of multireference wave functions of chemical systems with
quantum phase estimation (QPE) and variational unitary coupled cluster singles
and doubles (UCCSD) to compute their ground state energy. Our algorithm, termed
"local active space unitary coupled cluster" (LAS-UCC), scales linearly with
system size for certain geometries, providing a polynomial reduction in the
total number of gates compared with QPE, while providing accuracy above that of
the variational quantum eigensolver using the UCCSD ansatz and also above that
of the classical local active space self-consistent field. The accuracy of
LAS-UCC is demonstrated by dissociating (H$_2$)$_2$ into two H$_2$ molecules
and by breaking the two double bonds in trans-butadiene and resources estimates
are provided for linear chains of up to 20 H$_2$ molecules.
- Abstract（参考訳）: 大規模で強い相関を持つ系の量子化学計算は通常、システムのサイズと指数関数的にスケールする計算コストによって制限される。
量子コンピュータ用に設計された量子アルゴリズムは、これを緩和することができるが、必要なリソースは現在の量子デバイスには大きすぎる。
本稿では、化学系のマルチ参照波動関数の局在化と量子位相推定(QPE)と変分ユニタリ結合クラスタシングルおよびダブルス(UCCSD)を組み合わせて基底状態エネルギーを計算する量子アルゴリズムを提案する。
局所能動空間ユニタリ結合クラスタ (LAS-UCC) と呼ばれるこのアルゴリズムは、特定のジオメトリのシステムサイズと線形にスケールし、QPEと比較してゲートの総個数を多項式的に削減すると同時に、UCCSDアンサッツを用いた変分量子固有解器や古典的局所能動空間自己整合体よりも高い精度を提供する。
LAS-UCCの精度は、(H$_2$)$_2$を2つのH$_2$分子に解離させ、トランスブタジエンの2つの二重結合を分解することによって示され、資源推定は20H$2$分子の線形鎖に対して提供される。
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