論文の概要: Hybrid Quantum-Classical Boson Sampling Algorithm for Molecular
Vibrationally Resolved Electronic Spectroscopy with Duschinsky Rotation and
Anharmonicity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.10784v1
- Date: Mon, 21 Mar 2022 07:59:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-21 05:17:20.422105
- Title: Hybrid Quantum-Classical Boson Sampling Algorithm for Molecular
Vibrationally Resolved Electronic Spectroscopy with Duschinsky Rotation and
Anharmonicity
- Title（参考訳）: Duschinsky回転とアンハーモニック性を有する分子振動分解電子分光のためのハイブリッド量子-古典ボソンサンプリングアルゴリズム
- Authors: Yuanheng Wang, Jiajun Ren, Weitang Li and Zhigang Shuai
- Abstract要約: 複素分子の光スペクトルを計算するためのハイブリッド量子古典サンプリングアルゴリズムを提案する。
現実的な分子分光シミュレーションのための短期量子優位性を提案する。
- 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: Using a photonic quantum computer for boson sampling has been demonstrated a
tremendous advantage over classical supercomputers. It is highly desirable to
develop boson sampling algorithms for realistic scientific problems. In this
work, we propose a hybrid quantum-classical sampling (HQCS) algorithm to
calculate the optical spectrum for complex molecules considering anharmonicity
and Duschinsky rotation (DR) effects. The classical sum-over-state method for
this problem has a computational complexity that exponentially increases with
system size. In the HQCS algorithm, an intermediate harmonic potential energy
surface (PES) is created, bridging the initial and final PESs. The magnitude
and sign (-1 or +1) of the overlap between the initial state and the
intermediate state are estimated by quantum boson sampling and by classical
algorithms respectively, achieving an exponential speed-up. Additionally, the
overlap between the intermediate state and the final state is efficiently
evaluated by classical algorithms. The feasibility of HQCS is demonstrated in
calculations of the emission spectrum of a Morse model as well as pyridine
molecule by comparison with the nearly exact time-dependent density matrix
renormalization group solutions. A near-term quantum advantage for realistic
molecular spectroscopy simulation is proposed.
- Abstract（参考訳）: ボソンサンプリングにフォトニック量子コンピュータを用いることは、古典的なスーパーコンピュータに対して大きな優位性を示している。
現実的な科学的問題に対するボソンサンプリングアルゴリズムの開発が望ましい。
本研究では,非調和性およびダスチンスキー回転(DR)効果を考慮した複素分子の光スペクトルを計算するためのハイブリッド量子古典サンプリング(HQCS)アルゴリズムを提案する。
この問題の古典的な総和状態法は、システムサイズとともに指数関数的に増加する計算複雑性を持つ。
HQCSアルゴリズムでは、中間調和ポテンシャルエネルギー面(PES)が生成され、初期および最終PSSをブリッジする。
初期状態と中間状態との重なりの大きさ(-1または+1)を量子ボゾンサンプリングおよび古典アルゴリズムによりそれぞれ推定し、指数速度アップを達成する。
さらに、中間状態と最終状態との重なりは古典アルゴリズムによって効率的に評価される。
hqcsの実現性はモースモデルおよびピリジン分子の放射スペクトルの計算において、ほぼ正確な時間依存密度行列再正規化群解との比較によって示される。
現実的な分子分光シミュレーションのための短期量子優位性を提案する。
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