論文の概要: A Quantum-compute Algorithm for Exact Laser-driven Electron Dynamics in Molecules

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.10543v1
• Date: Sat, 21 May 2022 09:35:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-12 05:34:09.406871
• Title: A Quantum-compute Algorithm for Exact Laser-driven Electron Dynamics in Molecules
• Title（参考訳）: 分子内励起レーザー駆動電子ダイナミクスの量子計算アルゴリズム
• Authors: Fabian Langkabel, Annika Bande
• Abstract要約: 我々は水素化リチウムのような小さな分子におけるレーザー駆動電子動力学をシミュレートする。 実時間依存型フル構成相互作用法(TD-FCI)と比較した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this work, we investigate the capability of known quantum-computing algorithms for fault-tolerant quantum computing to simulate the laser-driven electron dynamics in small molecules such as lithium hydride. These computations are executed on a quantum-computer simulator. Results are compared with the time-dependent full configuration interaction method (TD-FCI). The actual wave packet propagation is closely reproduced using the Jordan-Wigner transformation and the Trotter product formula. In addition, the time-dependent dipole moment, as an example of a time-dependent expectation value, is calculated using the Hadamard test. In order to include non-Hermitian operators in the dynamics, a similar approach to the quantum imaginary time evolution (QITE) algorithm is employed to translate the propagator into quantum gates. Thus, ionization of a hydrogen molecule under the influence of a complex absorbing potential can be simulated accurately. All quantum computer algorithms used scale polynomially rather than exponentially as TD-FCI and therefore hold promise for substantial progress in the understanding of electron dynamics of increasingly large molecular systems in the future.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,水酸化リチウムなどの小分子のレーザー駆動電子動力学をシミュレートするフォールトトレラント量子コンピューティングのための既知の量子計算アルゴリズムの能力について検討する。 これらの計算は量子コンピュータシミュレータ上で実行される。 結果はtd-fci(time-dependent full configuration interaction method)と比較される。 実際の波束伝播は、ヨルダン・ウィグナー変換とトロッター積公式を用いて密に再現される。 また、時間依存期待値の例として、時間依存双極子モーメントをハダマール検定を用いて算出する。 非エルミート作用素を力学に含めるために、量子想像時間進化(QITE)アルゴリズムに類似したアプローチを用いて、プロパゲータを量子ゲートに変換する。 したがって、複素吸収電位の影響下での水素分子のイオン化を正確にシミュレートすることができる。 すべての量子コンピュータアルゴリズムは指数関数的にTD-FCIとしてではなく、多項式的にスケールし、将来ますます大きな分子系の電子力学の理解においてかなりの進歩を約束する。

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