論文の概要: Equation-of-motion variational quantum eigensolver method for computing
molecular excitation energies, ionization potentials, and electron affinities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2206.10502v1
- Date: Tue, 21 Jun 2022 16:21:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-08 12:43:02.394845
- Title: Equation-of-motion variational quantum eigensolver method for computing
molecular excitation energies, ionization potentials, and electron affinities
- Title（参考訳）: 分子励起エネルギー、イオン化ポテンシャル、電子親和性計算のための運動方程式変分量子固有解法
- Authors: Ayush Asthana, Ashutosh Kumar, Vibin Abraham, Harper Grimsley, Yu
Zhang, Lukasz Cincio, Sergei Tretiak, Pavel A. Dub, Sophia E. Economou, Edwin
Barnes, Nicholas J. Mayhall
- Abstract要約: 短期量子コンピュータは正確な分子シミュレーションを通じて物質と化学の研究を促進することが期待されている。
本稿では,変分量子固有解法に従って励起エネルギーを計算するための運動方程式に基づく手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.21608910266125
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Near-term quantum computers are expected to facilitate material and chemical
research through accurate molecular simulations. Several developments have
already shown that accurate ground-state energies for small molecules can be
evaluated on present-day quantum devices. Although electronically excited
states play a vital role in chemical processes and applications, the search for
a reliable and practical approach for routine excited-state calculations on
near-term quantum devices is ongoing. Inspired by excited-state methods
developed for the unitary coupled-cluster theory in quantum chemistry, we
present an equation-of-motion-based method to compute excitation energies
following the variational quantum eigensolver algorithm for ground-state
calculations on a quantum computer. We perform numerical simulations on H$_2$,
H$_4$, H$_2$O, and LiH molecules to test our equation-of-motion variational
quantum eigensolver (EOM-VQE) method and compare it to other current
state-of-the-art methods. EOM-VQE makes use of self-consistent operators to
satisfy the vacuum annihilation condition. It provides accurate and
size-intensive energy differences corresponding to vertical excitation energies
along with vertical ionization potentials and electron affinities. We also find
that EOM-VQE is more suitable for implementation on NISQ devices, as it does
not require higher than 2-body reduced density matrices and is expected to be
noise-resilient.
- Abstract（参考訳）: 短期量子コンピュータは正確な分子シミュレーションを通じて物質と化学の研究を促進することが期待されている。
いくつかの研究で、小さな分子の正確な基底状態エネルギーが現在の量子デバイスで評価できることが示されている。
電子励起状態は化学過程や応用において重要な役割を果たすが、近距離量子デバイスにおける定常励起状態計算の信頼性と実用的アプローチの探索は進行中である。
量子化学における一元結合クラスター理論のために開発された励起状態法に着想を得て, 量子コンピュータ上での基底状態計算のための変分量子固有解法に従って励起エネルギーを計算する方程式に基づく方法を提案する。
我々は,H$_2$,H$_4$,H$_2$O,LiH分子の数値シミュレーションを行い,運動方程式の変分量子固有解法(EOM-VQE)法を検証し,他の最先端手法と比較した。
EOM-VQEは真空消滅条件を満たすために自己整合作用素を用いる。
垂直励起エネルギーと垂直イオン化ポテンシャルと電子親和性に対応する正確な大きさのエネルギー差を提供する。
また,NISQデバイス上でのEOM-VQEの実装には,2体還元密度行列を必要とせず,耐雑音性も期待できるため,より適していることがわかった。
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