論文の概要: Quantum chemistry simulation of ground- and excited-state properties of the sulfonium cation on a superconducting quantum processor

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.02414v2
• Date: Fri, 28 Oct 2022 16:10:40 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-02 07:30:29.071847
• Title: Quantum chemistry simulation of ground- and excited-state properties of the sulfonium cation on a superconducting quantum processor
• Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサ上のスルホニウムカチオンの基底および励起状態特性の量子化学シミュレーション
• Authors: Mario Motta, Gavin O. Jones, Julia E. Rice, Tanvi P. Gujarati, Rei Sakuma, Ieva Liepuoniute, Jeannette M. Garcia and Yu-ya Ohnishi
• Abstract要約: 重要な分岐は、光感受性化合物の光解離実験において支配的な分子断片化経路を決定することである。 超伝導量子プロセッサ上でのH$_3$S$+$分子の静的および動的電子構造をシミュレートする。 この研究は、短期量子デバイスにおける光解離の計算記述に向けた重要なステップである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The computational description of correlated electronic structure, and particularly of excited states of many-electron systems, is an anticipated application for quantum devices. An important ramification is to determine the dominant molecular fragmentation pathways in photo-dissociation experiments of light-sensitive compounds, like sulfonium-based photo-acid generators used in photolithography. Here we simulate the static and dynamical electronic structure of the H$_3$S$^+$ molecule, taken as a minimal model of a triply-bonded sulfur cation, on a superconducting quantum processor of the IBM Falcon architecture. To this end, we generalize a qubit reduction technique termed entanglement forging or EF [A. Eddins et al., Phys. Rev. X Quantum, 2022, 3, 010309], currently restricted to the evaluation of ground-state energies, to the treatment of molecular properties. While in a conventional quantum simulation a qubit represents a spin-orbital, within EF a qubit represents a spatial orbital, reducing the number of required qubits by half. We combine the generalized EF with quantum subspace expansion [W. Colless et al, Phys. Rev. X, 2018, 8, 011021], a technique used to project the time-independent Schrodinger equation for ground and excited states in a subspace. To enable experimental demonstration of this algorithmic workflow, we deploy a sequence of error-mitigation techniques. We compute dipole structure factors and partial atomic charges along the ground- and excited-state potential energy curves, revealing the occurrence of homo- and heterolytic fragmentation. This study is an important step towards the computational description of photo-dissociation on near-term quantum devices, as it can be generalized to other photodissociation processes and naturally extended in different ways to achieve more realistic simulations.
• Abstract（参考訳）: 相関電子構造の計算的記述、特に多電子系の励起状態は、期待されている量子デバイスへの応用である。 重要な分岐は、光リソグラフィで使用されるスルホニウム系光酸発生器のような感光性化合物の光解離実験において支配的な分子断片化経路を決定することである。 ここでは、H$_3$S$^+$分子の静的および動的電子構造を、IBM Falconアーキテクチャの超伝導量子プロセッサ上で三重結合された硫黄カチオンの最小モデルとしてシミュレートする。 この目的のために, エンタングルメント鍛造 (entanglement forging, ef) または ef (a. eddins et al., phys. rev. x quantum, 2022, 3, 010309]) と呼ばれる, 現在, 基底状態エネルギーの評価に制限された量子ビット低減手法を分子特性の処理に一般化する。 従来の量子シミュレーションでは qubit はスピン軌道を表すが、ef a qubit は空間軌道を表し、必要な qubit の数を半分に減らす。 一般化されたef と量子部分空間展開 [w. colless et al, phys. rev. x, 2018, 8, 011021] を組み合わせることで、時間に依存しないシュロディンガー方程式を部分空間内の基底状態と励起状態に対して投影する。 このアルゴリズムワークフローを実験的に実証するために,エラー緩和手法のシーケンスをデプロイする。 基底および励起状態ポテンシャルエネルギー曲線に沿った双極子構造因子と部分原子電荷を計算し、ホモ・ヘテロ分解フラグメントの発生を明らかにした。 本研究は、近距離量子デバイスにおける光解離の計算的記述への重要な一歩であり、他の光解離プロセスに一般化でき、より現実的なシミュレーションを実現するために自然に異なる方法で拡張することができる。

関連論文リスト

• Variational Quantum Simulation of the Fokker-Planck Equation applied to Quantum Radiation Reaction [0.0]
  ペタワット級レーザーによる近未来の実験は、ガンマ線と電子-陽電子対の高フラックスを生み出すことが期待されている。 この研究は、プラズマ物理シナリオの量子シミュレーションに向けた第一歩として役立つだろう。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-26T15:27:00Z)
• Quantum-centric computation of molecular excited states with extended sample-based quantum diagonalization [0.0]
  分子電子構造のシミュレーションは、量子デバイスの重要な応用である。 サンプルベース量子対角化(SQD)アルゴリズムを拡張し、低分子励起状態を決定する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-01T09:33:08Z)
• Thermalization and Criticality on an Analog-Digital Quantum Simulator [133.58336306417294]
  本稿では,69個の超伝導量子ビットからなる量子シミュレータについて述べる。 古典的Kosterlitz-Thouless相転移のシグネチャと,Kibble-Zurekスケール予測からの強い偏差を観測する。 本システムは, 対角二量体状態でディジタル的に調製し, 熱化時のエネルギーと渦の輸送を画像化する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-27T17:40:39Z)
• Extending Non-Perturbative Simulation Techniques for Open-Quantum Systems to Excited-State Proton Transfer and Ultrafast Non-Adiabatic Dynamics [0.0]
  我々は、正確なシミュレーションを可能にする陽子移動の連続的な「反応座標」を含める方法を示す。 我々はまた、超高速光化学における様々な問題の研究に使用できる、散逸と駆動効果の正確な量子的処理を維持する方法を示した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-14T15:26:42Z)
• Simulating polaritonic ground states on noisy quantum devices [0.0]
  小型でノイズの多い量子デバイス上で電子-光子結合系をシミュレーションするための一般的なフレームワークを提案する。 化学的精度を達成するために, 量子ビット還元法における様々な対称性を利用する。 化学反応性に基本的に関係している基底状態エネルギーと光子数という2つの特性を測る。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-03T14:45:54Z)
• Quantum emulation of the transient dynamics in the multistate Landau-Zener model [50.591267188664666]
  本研究では,Landau-Zenerモデルにおける過渡ダイナミクスを,Landau-Zener速度の関数として検討する。 我々の実験は、工学的なボソニックモードスペクトルに結合した量子ビットを用いたより複雑なシミュレーションの道を開いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-11-26T15:04:11Z)
• Tunable photon-mediated interactions between spin-1 systems [68.8204255655161]
  我々は、光子を媒介とする効果的なスピン-1系間の相互作用に、光遷移を持つマルチレベルエミッタを利用する方法を示す。 本結果は,空洞QEDおよび量子ナノフォトニクス装置で利用可能な量子シミュレーションツールボックスを拡張した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-03T14:52:34Z)
• Visualizing spinon Fermi surfaces with time-dependent spectroscopy [62.997667081978825]
  固体系において確立されたツールである時間依存性光電子分光法を低温原子量子シミュレーターに応用することを提案する。 1次元の$t-J$モデルの正確な対角化シミュレーションで、スピノンが非占有状態の効率的なバンド構造に出現し始めることを示す。 ポンプパルス後のスペクトル関数の依存性はスピノン間の集団的相互作用を明らかにする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-05-27T18:00:02Z)
• Molecular spin qudits for quantum simulation of light-matter interactions [62.223544431366896]
  分子スピンキューディットは、物質と強く相互作用する光子場の量子力学をシミュレートする理想的なプラットフォームを提供する。 提案した分子量子シミュレータの基本単位は、マイクロ波パルスのみで制御されるスピン1/2とスピン$S$遷移金属イオンの単純な二量体で実現できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-03-17T15:03:12Z)
• Efficient simulation of ultrafast quantum nonlinear optics with matrix product states [0.0]
  我々はMPS量子状態を構成時空間のスーパーモデムに解き放つアルゴリズムを開発した。 我々は、ソリトニックモードにおける非古典的なウィグナー関数の負性性の発達と、パルスの半古典力学に対する量子補正を観察する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-02-11T09:15:24Z)
• Quantum Simulation of 2D Quantum Chemistry in Optical Lattices [59.89454513692418]
  本稿では,光学格子中の低温原子に基づく離散2次元量子化学モデルのアナログシミュレータを提案する。 まず、単一フェルミオン原子を用いて、HとH$+$の離散バージョンのような単純なモデルをシミュレートする方法を分析する。 次に、一つのボゾン原子が2つのフェルミオン間の効果的なクーロン反発を媒介し、2次元の水素分子の類似性をもたらすことを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-02-21T16:00:36Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。