論文の概要: Variance minimisation on a quantum computer for nuclear structure
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.07820v1
- Date: Fri, 16 Sep 2022 09:38:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-26 09:46:06.226465
- Title: Variance minimisation on a quantum computer for nuclear structure
- Title（参考訳）: 原子核構造のための量子コンピュータ上の分散最小化
- Authors: Isaac Hobday, Paul Stevenson, James Benstead
- Abstract要約: 本稿では,量子コンピュータを用いた小型核系の励起状態スペクトルの分散に基づく検出法を提案する。
我々の目標は、核構造を再現し予測できる量子コンピューティングアルゴリズムを開発することである。
- 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: Quantum computing opens up new possibilities for the simulation of many-body
nuclear systems. As the number of particles in a many-body system increases,
the size of the space if the associated Hamiltonian increases exponentially.
This presents a challenge when performing calculations on large systems when
using classical computing methods. By using a quantum computer, one may be able
to overcome this difficulty thanks to the exponential way the Hilbert space of
a quantum computer grows with the number of quantum bits (qubits). Our aim is
to develop quantum computing algorithms which can reproduce and predict nuclear
structure such as level schemes and level densities. As a sample Hamiltonian,
we use the Lipkin-Meshkov-Glick model. We use an efficient encoding of the
Hamiltonian onto many-qubit systems, and have developed an algorithm allowing
the full excitation spectrum of a nucleus to be determined with a variational
algorithm capable of implementation on today's quantum computers with a limited
number of qubits. Our algorithm uses the variance of the Hamiltonian, $\langle
H^2\rangle - \langle H\rangle ^2$, as a cost function for the widely-used
variational quantum eigensolver (VQE). In this work we present a variance based
method of finding the excited state spectrum of a small nuclear system using a
quantum computer, using a reduced-qubit encoding method.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは多体核系のシミュレーションの新たな可能性を開く。
多体系の粒子数が増加すると、関連するハミルトニアンが指数関数的に増加するときの空間のサイズが大きくなる。
これは,古典的計算手法を用いて大規模システム上で計算を行う場合の課題である。
量子コンピュータを使用することで、量子コンピュータのヒルベルト空間が量子ビット(量子ビット)の数で増大する指数的な方法により、この困難を克服することができるかもしれない。
本研究の目的は、レベルスキームやレベル密度などの核構造を再現し予測できる量子コンピューティングアルゴリズムの開発である。
サンプルハミルトニアンとして、リプキン-メシュコフ-グリックモデルを用いる。
我々は,多量子ビット系上でのハミルトニアンの効率的な符号化を行い,量子ビット数の制限された今日の量子コンピュータ上で実装可能な変分アルゴリズムを用いて,核の完全な励起スペクトルを決定するアルゴリズムを開発した。
我々のアルゴリズムは、広く使われている変分量子固有解器(VQE)のコスト関数として、ハミルトンH^2\rangle - \langle H^2$の分散を用いる。
本研究では, 量子コンピュータを用いた小型核系の励起状態スペクトルを, 低量子ビット符号化法を用いて検出する分散に基づく手法を提案する。
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