Fugu-MT 論文翻訳(概要): Ab Initio Transcorrelated Method enabling accurate Quantum Chemistry on near-term Quantum Hardware

論文の概要: Ab Initio Transcorrelated Method enabling accurate Quantum Chemistry on near-term Quantum Hardware

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.02007v3
Date: Wed, 17 Apr 2024 12:30:52 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-04-19 00:26:13.241124
Title: Ab Initio Transcorrelated Method enabling accurate Quantum Chemistry on near-term Quantum Hardware
Title（参考訳）: 短期量子ハードウェアにおける正確な量子化学を実現するAb Initio Transcorrelated Method
Authors: Werner Dobrautz, Igor O. Sokolov, Ke Liao, Pablo López Ríos, Martin Rahm, Ali Alavi, Ivano Tavernelli,
Abstract要約: 現在のハードウェア制限は、ほとんどの量子アルゴリズムの直接的な実装を妨げる。量子化学において、利用可能な量子ビットとゲート演算の限られた数は特に制限的である。正確なトランスコリクス手法は, より浅い回路を実現するだけでなく, いわゆる基底集合極限への収束性も向上することを示す。
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 is emerging as a new computational paradigm with the potential to transform several research fields, including quantum chemistry. However, current hardware limitations (including limited coherence times, gate infidelities, and limited connectivity) hamper the straightforward implementation of most quantum algorithms and call for more noise-resilient solutions. In quantum chemistry, the limited number of available qubits and gate operations is particularly restrictive since, for each molecular orbital, one needs, in general, two qubits. In this study, we propose an explicitly correlated Ansatz based on the transcorrelated (TC) approach, which transfers -- without any approximation -- correlation from the wavefunction directly into the Hamiltonian, thus reducing the number of resources needed to achieve accurate results with noisy, near-term quantum devices. In particular, we show that the exact transcorrelated approach not only allows for more shallow circuits but also improves the convergence towards the so-called basis set limit, providing energies within chemical accuracy to experiment with smaller basis sets and, therefore, fewer qubits. We demonstrate our method by computing bond lengths, dissociation energies, and vibrational frequencies close to experimental results for the hydrogen dimer and lithium hydride using just 4 and 6 qubits, respectively. Conventional methods require at least ten times more qubits for the same accuracy.
Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、量子化学を含むいくつかの研究分野を変革する可能性を持つ新しい計算パラダイムとして登場しつつある。しかし、現在のハードウェア制限(コヒーレンス時間制限、ゲート不完全性、接続性制限を含む)は、ほとんどの量子アルゴリズムの直接的な実装を妨げ、よりノイズ耐性のあるソリューションを要求する。量子化学において、利用可能な量子ビットとゲート演算の数に制限があるのは、分子軌道ごとに、一般に2つの量子ビットを必要とするためである。本研究では, 近似を使わずに, 波動関数から直接ハミルトニアンに相関するトランスコリックス (TC) アプローチに基づく明示的に相関したアンサッツを提案し, ノイズ, 短期量子デバイスで正確な結果を得るために必要なリソースの数を削減した。特に, 正確なトランスコリックス手法により, より浅い回路を実現できるだけでなく, いわゆる基底集合極限への収束性も向上し, より小さな基底集合を実験するために, 化学的精度でエネルギーを供給し, 従って量子ビットを少なくすることを示した。本研究では, 水素二量体と水素化リチウムの実験結果に近い結合長, 解離エネルギー, 振動周波数をそれぞれ4および6キュービットで計算し, 本手法を実証した。従来の手法では、同じ精度で少なくとも10倍の量子ビットを必要とする。

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