論文の概要: Determination of Molecular Energies via Quantum Imaginary Time Evolution
in a Superconducting Qubit System
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.01098v1
- Date: Thu, 2 Mar 2023 09:31:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-03 15:15:53.071757
- Title: Determination of Molecular Energies via Quantum Imaginary Time Evolution
in a Superconducting Qubit System
- Title（参考訳）: 超伝導量子ビット系における量子イマジナリー時間進化による分子エネルギーの決定
- Authors: Zhiwen Zong, Sainan Huai, Tianqi Cai, Wenyan Jin, Ze Zhan, Zhenxing
Zhang, Kunliang Bu, Liyang Sui, Ying Fei, Yicong Zheng, Shengyu Zhang,
Jianlan Wu, Yi Yin
- Abstract要約: 超伝導量子ビット系における水素 (H2) および水素化リチウム (LiH) 分子の基底状態エネルギーをシミュレートする変動型量子想像時間進化法 (QITE) を実験的に実現した。
実験結果はすべて4回の反復で収束し、高忠実度基底状態エネルギーが得られた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.609858316758794
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: As a valid tool for solving ground state problems, imaginary time evolution
(ITE) is widely used in physical and chemical simulations. Different ITE-based
algorithms in their quantum counterpart have recently been proposed and applied
to some real systems. We experimentally realize the variational-based quantum
imaginary time evolution (QITE) algorithm to simulate the ground state energy
of hydrogen (H2) and lithium hydride (LiH) molecules in a superconducting qubit
system. The H2 molecule is directly simulated using the 3-qubit circuit with
unitary-coupled clusters (UCC) ansatz. We also combine QITE with the cluster
mean-field (CMF) method to obtain an effective Hamiltonian. The LiH molecule is
correspondingly simulated using the 3-qubit circuit with hardware-efficient
ansatz. For comparison, the LiH molecule is also directly simulated using the
4-qubit circuit with UCC ansatz at the equilibrium point. All the experimental
results show a convergence within 4 iterations, with high-fidelity ground state
energy obtained. For a more complex system in the future, the CMF may allow
further grouping of interactions to obtain an effective Hamiltonian, then the
hybrid QITE algorithm can possibly simulate a relatively large-scale system
with fewer qubits.
- Abstract（参考訳）: 基底状態問題を解決する有効なツールとして、想像時間発展(ite)は物理・化学シミュレーションで広く使われている。
量子対する異なるITEベースのアルゴリズムが最近提案され、いくつかの実システムに適用されている。
超伝導量子ビット系における水素 (H2) および水素化リチウム (LiH) 分子の基底状態エネルギーをシミュレートする変動型量子想像時間進化法 (QITE) を実験的に実現した。
H2分子は、ユニタリカップリングクラスタ(UCC)アンザッツを持つ3量子回路を用いて直接シミュレートされる。
また, qite をクラスタ平均場法(cmf)法と組み合わせ, 効果的なハミルトニアンを得る。
LiH分子は、ハードウェア効率のアンサッツを持つ3量子回路を用いてシミュレートされる。
比較のために、LiH分子は平衡点にUCCアンザッツを持つ4量子回路を用いて直接シミュレートされる。
実験結果はすべて4回の反復で収束し、高忠実度基底状態エネルギーが得られた。
将来のより複雑なシステムでは、CMFは相互作用のさらなるグループ化を許して効果的なハミルトニアンを得ることができ、ハイブリッドQITEアルゴリズムはより少ない量子ビットを持つ比較的大規模なシステムをシミュレートすることができる。
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