論文の概要: Quantum Computation for Periodic Solids in Second Quantization
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.02403v2
- Date: Mon, 15 May 2023 09:13:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-17 00:43:50.485773
- Title: Quantum Computation for Periodic Solids in Second Quantization
- Title（参考訳）: 第2量子化における周期固体の量子計算
- Authors: Aleksei V. Ivanov, Christoph S\"underhauf, Nicole Holzmann, Tom
Ellaby, Rachel N. Kerber, Glenn Jones, Joan Camps
- Abstract要約: 誤り訂正量子コンピュータ上での周期的固体の基底状態エネルギー計算のための量子アルゴリズムを提案する。
We show that Wannier function requires less computer resources to the Bloch function。
量子アルゴリズムの資源要求は、NiOやPdOのような周期的な固体に対して推定される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this work, we present a quantum algorithm for ground-state energy
calculations of periodic solids on error-corrected quantum computers. The
algorithm is based on the sparse qubitization approach in second quantization
and developed for Bloch and Wannier basis sets. We show that Wannier functions
require less computational resources with respect to Bloch functions because:
(i) the L$_1$ norm of the Hamiltonian is considerably lower and (ii) the
translational symmetry of Wannier functions can be exploited in order to reduce
the amount of classical data that must be loaded into the quantum computer. The
resource requirements of the quantum algorithm are estimated for periodic
solids such as NiO and PdO. These transition metal oxides are industrially
relevant for their catalytic properties. We find that ground-state energy
estimation of Hamiltonians approximated using 200--900 spin orbitals requires
{\it ca.}~$10{}^{10}$--$10^{12}$ T gates and up to $3\cdot10^8$ physical qubits
for a physical error rate of $0.1\%$.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,誤差補正量子コンピュータ上での周期固体の基底状態エネルギー計算のための量子アルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムは第2量子化におけるスパース量子化アプローチに基づいており、Bloch と Wannier 基底集合のために開発された。
我々は、ワニエ関数がブロッホ関数に関してより少ない計算資源を必要とすることを示す。
(i)ハミルトニアンの l$_1$ のノルムはかなり低い。
(ii)ワニエ関数の変換対称性は、量子コンピュータにロードしなければならない古典的データの量を減らすために利用することができる。
量子アルゴリズムの資源要件はnioやpdoのような周期的固体に対して推定される。
これらの遷移金属酸化物は工業的にその触媒特性に関係している。
200--900のスピン軌道で近似したハミルトンの基底状態エネルギー推定には、Tゲートが必要で、物理誤差レートが0.1\%の3.$10{}^{10}$-$10^{12}$Tゲートと3.$\cdot10^8$$の物理量子ビットが必要である。
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