論文の概要: Mapping renormalized coupled cluster methods to quantum computers
through a compact unitary representation of non-unitary operators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.09005v2
- Date: Thu, 3 Nov 2022 22:15:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-09 01:50:56.774853
- Title: Mapping renormalized coupled cluster methods to quantum computers
through a compact unitary representation of non-unitary operators
- Title（参考訳）: 非ユニタリ作用素のコンパクトユニタリ表現による再正規化結合クラスタ法の量子コンピュータへのマッピング
- Authors: Bo Peng and Karol Kowalski
- Abstract要約: MMCC基底状態エネルギーを計算するための量子アルゴリズムを提案する。
幅広いテストケースに対する我々のアプローチの堅牢性を示します。
また,一元的CC波動関数アンサッツに対するMMCC形式の拡張についても概説した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.822193536884916
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Non-unitary theories are commonly seen in the classical simulations of
quantum systems. Among these theories, the method of moments of coupled-cluster
equations (MMCCs) and the ensuing classes of the renormalized coupled-cluster
(CC) approaches have evolved into one of the most accurate approaches to
describe correlation effects in various quantum systems. The MMCC formalism
provides an effective way for correcting energies of approximate CC
formulations (parent theories) using moments, or CC equations, that are not
used to determine approximate cluster amplitudes. In this paper, we propose a
quantum algorithm for computing MMCC ground-state energies that provide two
main advantages over classical computing or other quantum algorithms: (i) the
possibility of forming superpositions of CC moments of arbitrary ranks in the
entire Hilbert space and using an arbitrary form of the parent cluster operator
for MMCC expansion; and (ii) significant reduction in the number of
measurements in quantum simulation through a compact unitary representation for
a generally non-unitary operator. We illustrate the robustness of our approach
over a broad class of test cases, including ~40 molecular systems with varying
basis sets encoded using 4~40 qubits, and exhibit the detailed MMCC analysis
for the 8-qubit half-filled, four-site, single impurity Anderson model and
12-qubit hydrogen fluoride molecular system from the corresponding noise-free
and noisy MMCC quantum computations. We also outline the extension of MMCC
formalism to the case of unitary CC wave function ansatz.
- Abstract（参考訳）: 非ユニタリ理論は量子系の古典的シミュレーションでよく見られる。
これらの理論のうち、結合クラスター方程式(mmccs)のモーメントの方法と、それに続くrenormalized coupled-cluster(cc)アプローチのクラスは、様々な量子系における相関効果を記述するための最も正確なアプローチの1つへと発展してきた。
MMCC形式は、近似クラスタ振幅を決定するのに使われないモーメントまたはCC方程式を用いて、近似CC定式化(親理論)のエネルギーを補正する効果的な方法を提供する。
本稿では,古典計算や他の量子アルゴリズムよりも2つの長所を提供するmmcc基底状態エネルギーを計算するための量子アルゴリズムを提案する。
一 ヒルベルト空間全体において任意の位数のCCモーメントの重ね合わせを形成し、MMCC拡大のために親クラスター作用素の任意の形式を用いることができること。
(2)一般単元作用素に対するコンパクトなユニタリ表現による量子シミュレーションにおける測定数の大幅な減少。
4〜40量子ビットで符号化された様々な基底集合を持つ40の分子系を含む、幅広いテストケースに対する我々のアプローチの堅牢性を説明し、対応するノイズフリーでノイズの多いMMCC量子計算から8ビット半満たされた4部位の単一不純物アンダーソンモデルと12ビットのフッ化水素分子系の詳細なMMCC分析を示す。
また,一元的CC波動関数アンサッツに対するMMCC形式の拡張についても概説した。
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