論文の概要: Quantum Computation of Reactions on Surfaces Using Local Embedding
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.07536v2
- Date: Thu, 7 Apr 2022 01:17:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-22 03:11:31.103209
- Title: Quantum Computation of Reactions on Surfaces Using Local Embedding
- Title（参考訳）: 局所埋め込みによる表面反応の量子計算
- Authors: Tanvi P. Gujarati, Mario Motta, Triet Nguyen Friedhoff, Julia E. Rice,
Nam Nguyen, Panagiotis Kl. Barkoutsos, Richard J. Thompson, Tyler Smith,
Marna Kagele, Mark Brei, Barbara A. Jones, Kristen Williams
- Abstract要約: 量子アルゴリズムを用いて表面の化学反応をモデル化するためのワークフローを概説する。
これは、量子コンピュータを用いて表面上の反応をモデル化する、私たちの知る限り、最初の例です。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.529398251711763
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum computational techniques have been proposed to model electronic
systems. Despite encouraging preliminary results for small molecular species,
the modeling of complex material systems using these techniques is less
understood and established. We outline a workflow for modeling chemical
reactions on surfaces with quantum algorithms, and illustrate it for water
dissociation on a magnesium surface. This is the first example, to the best of
our knowledge, of modeling a reaction on a surface using a quantum computer.
Two local embedding methods for systematic determination of active spaces are
developed and compared. These methods are automated, systematically improvable
and based on the physics of the system. To achieve this goal, they target a
spatially localized region in which electron correlation effects are more
important than in the rest of the system. To reduce finite-size effects, the
local embedding methods are designed to enable Brillouin zone integration.
Ground-state energies of the active-space projected Hamiltonians are computed
with variational quantum algorithms suitable for near-term quantum computers,
using classical simulators and quantum hardware, and the impact of various
approximations is discussed. Results indicate that the system size which can be
feasibly treated with quantum simulations is extended by using local embedding
and Brillouin zone integration methods, as only a local region is correlated by
a quantum simulation.
- Abstract（参考訳）: 電子システムをモデル化するための量子計算技術が提案されている。
小さな分子種に対する予備的な結果が奨励されているにもかかわらず、これらの技術を用いた複雑な物質系のモデリングは理解され、確立されていない。
我々は, 表面の化学反応を量子アルゴリズムでモデル化するワークフローを概説し, マグネシウム表面の水解離について解説する。
これは、量子コンピュータを用いて表面上の反応をモデル化する、私たちの知る限り、最初の例です。
活性空間の体系的決定のための2つの局所埋め込み法を開発し比較した。
これらの手法は自動化され、体系的に実装可能であり、システムの物理に基づいている。
この目的を達成するために、電子相関効果がシステムの他の部分よりも重要である空間的局所化領域をターゲットにしている。
有限サイズの効果を低減するため、局所埋め込み法はブリルアンゾーン統合を可能にするよう設計されている。
能動空間投影ハミルトニアンの基底状態エネルギーは、古典的シミュレータと量子ハードウェアを用いて、短期量子コンピュータに適した変分量子アルゴリズムで計算され、様々な近似の影響について論じる。
その結果, 局所埋め込み法とブリルアンゾーン積分法を用いて, 量子シミュレーションにより局所領域のみを関連付けることで, 量子シミュレーションで実現可能なシステムサイズを拡張できることがわかった。
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