論文の概要: Optimized Quantum Phase Estimation for Simulating Electronic States in Various Energy Regimes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.00802v1
• Date: Thu, 2 Jun 2022 00:02:11 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-10 22:49:37.873247
• Title: Optimized Quantum Phase Estimation for Simulating Electronic States in Various Energy Regimes
• Title（参考訳）: 各種エネルギーレジームにおける電子状態シミュレーションのための最適量子位相推定
• Authors: Christopher Kang, Nicholas P. Bauman, Sriram Krishnamoorthy, Karol Kowalski
• Abstract要約: 量子位相推定アルゴリズムは、その真の量子特性によって近年注目されているいくつかのアプローチの1つである。 QPESIMは、控えめな計算資源を活用するために設計されたQPEアルゴリズムの新しいシミュレーションである。 15個の活動軌道で定義される活動空間に対する新しいQPEシミュレーションは、コアレベルのエネルギーの励起誤差を著しく減少させる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2095711159999798
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: While quantum algorithms for simulation exhibit better asymptotic scaling than their classical counterparts, they currently cannot be implemented on real-world devices. Instead, chemists and computer scientists rely on costly classical simulations of these quantum algorithms. In particular, the quantum phase estimation (QPE) algorithm is among several approaches that have attracted much attention in recent years for its genuine quantum character. However, it is memory-intensive to simulate and intractable for moderate system sizes. This paper discusses the performance and applicability of QPESIM, a new simulation of the QPE algorithm designed to take advantage of modest computational resources. In particular, we demonstrate the versatility of QPESIM in simulating various electronic states by examining the ground and core-level states of H$_2$O. For these states, we also discuss the effect of the active-space size on the quality of the calculated energies. For the high-energy core-level states, we demonstrate that new QPE simulations for active spaces defined by 15 active orbitals significantly reduce the errors in core-level excitation energies compared to earlier QPE simulations using smaller active spaces.
• Abstract（参考訳）: シミュレーションのための量子アルゴリズムは、従来のものよりも漸近的なスケーリングを示すが、現実のデバイスでは実装できない。 その代わり、化学者や計算機科学者はこれらの量子アルゴリズムの高価な古典的シミュレーションに頼っている。 特に、量子位相推定(QPE)アルゴリズムは、その真の量子特性によって近年注目されているいくつかのアプローチの1つである。 しかし、中程度のシステムサイズではシミュレートや難易度はメモリ中心である。 本稿では,質素な計算資源を活用するために設計されたQPEアルゴリズムの新たなシミュレーションであるQPESIMの性能と適用性について論じる。 特に, 各種電子状態のシミュレーションにおけるQPESIMの汎用性について, H$_2$Oの基底状態とコアレベル状態について検討した。 これらの状態に対して、計算されたエネルギーの品質に対する活性空間サイズの影響についても論じる。 高エネルギーコアレベル状態に対して、15個の活性軌道で定義される活性空間に対する新しいQPEシミュレーションは、より小さい活性空間を用いた以前のQPEシミュレーションと比較して、コアレベルの励起エネルギーの誤差を著しく低減することを示した。

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