論文の概要: Periodic Plane-Wave Electronic Structure Calculations on Quantum
Computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.04444v2
- Date: Mon, 17 Oct 2022 13:28:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-01 21:33:46.619189
- Title: Periodic Plane-Wave Electronic Structure Calculations on Quantum
Computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける周期平面電子構造計算
- Authors: Duo Song, Nicholas P. Bauman, Guen Prawiroatmodjo, Bo Peng, Cassandra
Granade, Kevin M. Rosso, Guang Hao Low, Martin Roetteler, Karol Kowalski,
Eric J. Bylaska
- Abstract要約: 平面波2次量子化ハミルトニアンの仮想空間と周期的な1電子および2電子積分を定義する手順を開発する。
この研究は、小さなペアのCIハミルトニアンから軌道を最適化することで仮想空間が生成されるアルゴリズムの周期的なシステムの拡張である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.19719148303433
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A procedure for defining virtual spaces, and the periodic one-electron and
two-electron integrals, for plane-wave second quantized Hamiltonians has been
developed and demonstrated using full configuration interaction (FCI)
simulations and variational quantum eigensolver (VQE) circuits on Quantinuum's
ion trap quantum computers accessed through Microsoft's Azure Quantum service.
This work is an extension to periodic systems of a new class of algorithms in
which the virtual spaces were generated by optimizing orbitals from small
pairwise CI Hamiltonians, which we term as correlation optimized virtual
orbitals with the abbreviation COVOs. In this extension, the integration of the
first Brillouin zone is automatically incorporated into the two-electron
integrals. With these procedures we have been able to derive virtual spaces,
containing only a few orbitals, that were able to capture a significant amount
of correlation. The focus in this manuscript is on comparing the simulations of
small molecules calculated with plane-wave basis sets with large periodic unit
cells at the $\Gamma$-point, including images, to results for plane-wave basis
sets with aperiodic unit cells. The results for this approach were promising as
we were able to obtain good agreement between periodic and aperiodic results
for an LiH molecule. Simulations performed on the Quantinuum H1-1 quantum
computer were able to produce surprisingly good energies, reproducing the FCI
values for the 1 COVO Hamiltonian to within 11 milliHartree (6.9 kcal/mol),
when corrected for noise.
- Abstract（参考訳）: 平面波による第2量子化ハミルトニアンの仮想空間の定義方法として、MicrosoftのAzure Quantumサービスを通じてアクセスされたQuantinuumのイオントラップ量子コンピュータ上のフル構成相互作用(FCI)シミュレーションと変分量子固有解器(VQE)回路を用いて、周期的な1電子積分と2電子積分が開発された。
この研究は、小さなペアのCIハミルトニアンから軌道を最適化することで仮想空間が生成される新しい種類のアルゴリズムの周期系の拡張である。
この拡張では、最初のブリルアンゾーンの積分は自動的に2電子積分に組み込まれる。
これらの手順により、わずかな軌道しか持たない仮想空間を導出することができ、かなりの量の相関関係を捉えることができた。
本書の焦点は、平面波基底集合で計算された小分子と、画像を含む大きな周期単位セルの$\Gamma$-pointでのシミュレーションと、周期単位セルで計算された平面波基底集合の結果を比較することである。
このアプローチの結果は,LiH分子の周期的結果と周期的結果との良好な一致が得られることから,有望であった。
量子H1-1量子コンピュータ上で行われたシミュレーションは驚くほど優れたエネルギーを発生させ、1COVOハミルトニアンのFCI値を11ミリハート (6.9 kcal/mol) 以内に再現し、ノイズを補正した。
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