論文の概要: Interaction Energies on Noisy Intermediate-Scale Quantum Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.00218v1
- Date: Fri, 1 Jul 2022 06:11:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-07 02:08:33.897864
- Title: Interaction Energies on Noisy Intermediate-Scale Quantum Computers
- Title（参考訳）: 雑音中規模量子コンピュータの相互作用エネルギー
- Authors: Matthias Loipersberger, Fionn D. Malone, Alicia R. Welden, and Robert
M. Parrish, Thomas Fox, Matthias Degroote, Elica Kyoseva, Nikolaj Moll,
Raffaele Santagati, and Michael Streif
- Abstract要約: 本稿では,高量子資源効率の相互作用エネルギーを提供する対称性適応理論(SAPT)を提案する。
粗く最適化された低回路深さ波動関数であっても、SAPT(VQE)が正確な相互作用エネルギーを提供できることを実証的に見出した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The computation of interaction energies on noisy intermediate-scale quantum
(NISQ) computers appears to be challenging with straightforward application of
existing quantum algorithms. For example, use of the standard supermolecular
method with the variational quantum eigensolver (VQE) would require extremely
precise resolution of the total energies of the fragments to provide for
accurate subtraction to the interaction energy. Here we present a
symmetry-adapted perturbation theory (SAPT) method that may provide interaction
energies with high quantum resource efficiency. Of particular note, we present
a quantum extended random-phase approximation (ERPA) treatment of the SAPT
second-order induction and dispersion terms, including exchange counterparts.
Together with previous work on first-order terms, this provides a recipe for
complete SAPT(VQE) interaction energies up to second order. The SAPT
interaction energy terms are computed as first-level observables with no
subtraction of monomer energies invoked, and the only quantum observations
needed are the the VQE one- and two-particle density matrices. We find
empirically that SAPT(VQE) can provide accurate interaction energies even with
coarsely optimized, low circuit depth wavefunctions from the quantum computer,
simulated through ideal statevectors. The errors on the total interaction
energy are orders of magnitude lower than the corresponding VQE total energy
errors of the monomer wavefunctions.
- Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間スケール量子(NISQ)コンピュータ上での相互作用エネルギーの計算は、既存の量子アルゴリズムの直接適用において困難である。
例えば、変分量子固有ソルバ(vqe)を用いた標準超分子法の使用は、相互作用エネルギーの正確な減算を可能にするためにフラグメントの全エネルギーの極めて正確な分解を必要とする。
本稿では,高量子資源効率の相互作用エネルギーを提供する対称性適応摂動理論(SAPT)を提案する。
特に,SAPT2次誘導と分散項の量子拡張ランダム位相近似(ERPA)処理について述べる。
以前の一階項の研究と合わせて、これは完全なSAPT(VQE)相互作用エネルギーを二階に導くレシピを提供する。
SAPT相互作用エネルギー項は、モノマーエネルギーのサブトラクションのない第一レベルの観測可能量として計算され、必要な量子観測は、VQE 1-および2-粒子密度行列のみである。
我々は,SAPT(VQE)が量子コンピュータからの粗い最適化,低回路深さの波動関数を理想状態ベクトルでシミュレートしても,正確な相互作用エネルギーを提供できることを実証的に見出した。
全相互作用エネルギーの誤差は、モノマー波動関数の対応するVQE総エネルギー誤差よりも桁違いに小さい。
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