論文の概要: Exhaustive search for optimal molecular geometries using imaginary-time
evolution on a quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.09883v2
- Date: Fri, 3 Nov 2023 16:56:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-06 18:45:53.071805
- Title: Exhaustive search for optimal molecular geometries using imaginary-time
evolution on a quantum computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータ上での仮想時間進化を用いた最適分子ジオメトリーの探索
- Authors: Taichi Kosugi, Hirofumi Nishi, Yuichiro Matsushita
- Abstract要約: 第一量子化固有解法のための分子の幾何最適化のための非変分法スキームを提案する。
電子状態と分子の候補を多ビット状態の重ね合わせとしてエンコードする。
回路深さは電子番号n_eのO(n_e2 poly(log n_e))としてスケールし、余剰O(n_e log n_e)量子ビットが利用可能であればO(n_e poly(log n_e))に縮小できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a nonvariational scheme for geometry optimization of molecules for
the first-quantized eigensolver, a recently proposed framework for quantum
chemistry using the probabilistic imaginary-time evolution (PITE) on a quantum
computer. While the electrons in a molecule are treated in the scheme as
quantum mechanical particles, the nuclei are treated as classical point
charges. We encode both electronic states and candidate molecular geometries as
a superposition of many-qubit states, leading to quantum advantage. The
histogram formed by outcomes of repeated measurements gives the global minimum
of the energy surface. We demonstrate that the circuit depth scales as O (n_e^2
poly(log n_e)) for the electron number n_e, which can be reduced to O (n_e
poly(log n_e)) if extra O (n_e log n_e) qubits are available. We corroborate
the scheme via numerical simulations. The new efficient scheme will be helpful
for achieving scalability of practical quantum chemistry on quantum computers.
As a special case of the scheme, a classical system composed only of charged
particles is admitted. We also examine the scheme adapted to variational
calculations that prioritize saving circuit depths for noisy intermediate-scale
quantum (NISQ) devices.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータ上での確率的想像時間進化(PITE)を用いた量子化学のフレームワークである第一量子化固有解法のための分子の幾何最適化のための非変分法スキームを提案する。
分子中の電子は量子力学的粒子として扱われるが、核は古典的な点電荷として扱われる。
電子状態と分子の候補を多ビット状態の重ね合わせとしてエンコードし、量子的優位性をもたらす。
繰り返し測定の結果によって形成されるヒストグラムは、エネルギー表面の地球的最小値を与える。
回路深さは電子番号n_eのO(n_e^2 poly(log n_e))としてスケールし、余剰O(n_e log n_e)量子ビットが利用可能であればO(n_e poly(log n_e))に縮小できる。
我々は数値シミュレーションによりその計画を裏付ける。
新しい効率的なスキームは、量子コンピュータ上で実用的な量子化学のスケーラビリティを達成するのに役立つだろう。
このスキームの特別な場合として、荷電粒子のみからなる古典的な体系が認められる。
また、ノイズの多い中間規模量子(NISQ)デバイスにおける回路深度を優先する変動計算に適応する手法についても検討する。
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