論文の概要: Many-Fermion Simulation from the Contracted Quantum Eigensolver without Fermionic Encoding of the Wave Function

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.01725v1
• Date: Tue, 3 May 2022 18:48:00 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-14 11:41:59.300282
• Title: Many-Fermion Simulation from the Contracted Quantum Eigensolver without Fermionic Encoding of the Wave Function
• Title（参考訳）: 波動関数のフェルミオンエンコーディングを伴わない収縮量子固有解法からの多相シミュレーション
• Authors: Scott E. Smart and David A. Mazziotti
• Abstract要約: 我々は、収縮量子固有解法(CQE)を一般化し、波動関数のフェルミオン符号化を避ける。 未符号化および符号化されたCQEアルゴリズムをフッ化水素分子、酸素O$2$の解離、および一連の水素鎖に適用する。
• 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: Quantum computers potentially have an exponential advantage over classical computers for the quantum simulation of many-fermion quantum systems. Nonetheless, fermions are more expensive to simulate than bosons due to the fermionic encoding -- a mapping by which the qubits are encoded with fermion statistics. Here we generalize the contracted quantum eigensolver (CQE) to avoid fermionic encoding of the wave function. In contrast to the variational quantum eigensolver, the CQE solves for a many-fermion stationary state by minimizing the contraction (projection) of the Schr\"odinger equation onto two fermions. We avoid fermionic encoding of the wave function by contracting the Schr\"odinger equation onto an unencoded pair of particles. Solution of the resulting contracted equation by a series of unencoded two-body exponential transformations generates an unencoded wave function from which the energy and two-fermion reduced density matrix (2-RDM) can be computed. We apply the unencoded and the encoded CQE algorithms to the hydrogen fluoride molecule, the dissociation of oxygen O$_{2}$, and a series of hydrogen chains. Both algorithms show comparable convergence towards the exact ground-state energies and 2-RDMs, but the unencoded algorithm has computational advantages in terms of state preparation and tomography.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは、多くのフェルミオン量子系の量子シミュレーションにおいて、古典的コンピュータよりも指数関数的に有利である可能性がある。 それにもかかわらず、フェルミオンはフェルミオンエンコーディングのためボソンよりもシミュレートが高価であり、これは量子ビットがフェルミオン統計量でエンコードされるマッピングである。 ここでは、収縮量子固有解法(CQE)を一般化し、波動関数のフェルミオン符号化を回避する。 変分量子固有解法とは対照的に、cqeは2つのフェルミオンに対するシュル=オディンガー方程式の縮約(射影)を最小にすることで多フェルミオン定常状態を解く。 我々は,schr\"odinger方程式を非符号化粒子に縮約することにより,波動関数のフェルミオン符号化を回避する。 一連の非符号化2体指数変換による縮約方程式の解は、エネルギーと2-フェルミオン還元密度行列(2-RDM)を計算できる非符号化波動関数を生成する。 未符号化および符号化されたCQEアルゴリズムをフッ化水素分子、酸素O$_{2}$の解離、および一連の水素鎖に適用する。 どちらのアルゴリズムも、正確な基底状態エネルギーと2-RDMに匹敵する収束性を示すが、未符号化のアルゴリズムは状態準備とトモグラフィーの点で計算上の優位性を持っている。

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