論文の概要: Predicting molecular vibronic spectra using time-domain analog quantum simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.06558v2
• Date: Mon, 17 Oct 2022 05:28:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-26 16:58:46.168548
• Title: Predicting molecular vibronic spectra using time-domain analog quantum simulation
• Title（参考訳）: 時間領域アナログ量子シミュレーションによる分子ビブロニックスペクトルの予測
• Authors: Ryan J. MacDonell, Tomas Navickas, Tim F. Wohlers-Reichel, Christophe H. Valahu, Arjun D. Rao, Maverick J. Millican, Michael A. Currington, Michael J. Biercuk, Ting Rei Tan, Cornelius Hempel and Ivan Kassal
• Abstract要約: 本稿では,分子分光のスケーラブルなアナログ量子シミュレーション法を提案する。 我々のアプローチは、以前のモデルよりも複雑な分子モデルを扱うことができ、近似を少なくし、オープン量子システムに拡張することができる。 我々は,本アルゴリズムをトラップイオンデバイス上で実験的に実証し,固有電子自由度と運動自由度を両立させた。
• 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: Spectroscopy is one of the most accurate probes of the molecular world. However, predicting molecular spectra accurately is computationally difficult because of the presence of entanglement between electronic and nuclear degrees of freedom. Although quantum computers promise to reduce this computational cost, existing quantum approaches rely on combining signals from individual eigenstates, an approach that is difficult to scale because the number of eigenstates grows exponentially with molecule size. Here, we introduce a method for scalable analog quantum simulation of molecular spectroscopy, by performing simulations in the time domain. Our approach can treat more complicated molecular models than previous ones, requires fewer approximations, and can be extended to open quantum systems with minimal overhead. We present a direct mapping of the underlying problem of time-domain simulation of molecular spectra to the degrees of freedom and control fields available in a trapped-ion quantum simulator. We experimentally demonstrate our algorithm on a trapped-ion device, exploiting both intrinsic electronic and motional degrees of freedom, showing excellent quantitative agreement for a single-mode vibronic photoelectron spectrum of SO$_2$.
• Abstract（参考訳）: 分光法は分子世界の最も正確なプローブの一つである。 しかし、電子と核の自由度の絡み合いがあるため、分子スペクトルを正確に予測することは計算的に困難である。 量子コンピュータはこの計算コストを削減することを約束しているが、既存の量子アプローチは個々の固有状態からの信号の組み合わせに依存している。 本稿では,時間領域でのシミュレーションを行い,スケーラブルな分子スペクトルのアナログ量子シミュレーション手法を提案する。 我々のアプローチは、従来のモデルよりも複雑な分子モデルを扱い、近似を少なくし、最小のオーバーヘッドで開量子系に拡張できる。 本稿では,分子スペクトルの時間領域シミュレーションの根底にある問題を,トラップイオン量子シミュレータで利用可能な自由度と制御場に直接マッピングする。 我々は,本アルゴリズムをトラップイオンデバイス上で実験的に実証し,固有電子度と運動度の両方の自由度を利用して,SO$_2$の単一モードビブロニック光電子スペクトルに対して優れた定量的一致を示した。

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