論文の概要: Simulation of chemical reaction dynamics based on quantum computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.08571v1
• Date: Wed, 15 Mar 2023 12:49:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-16 18:06:00.214958
• Title: Simulation of chemical reaction dynamics based on quantum computing
• Title（参考訳）: 量子コンピューティングに基づく化学反応ダイナミクスのシミュレーション
• Authors: Qiankun Gong, Qingmin Man, Ye Li, Menghan Dou, Qingchun Wang, Yu-Chun Wu, Guo-Ping Guo
• Abstract要約: 反応力学をシミュレートするために、変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムに基づくab initio分子動力学を用いる。 我々は水素交換反応と二分子求核置換SN2反応をシミュレートしてアプローチを数値的に検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9441762996158096
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In recent years, the molecular energies of many chemical systems have been successfully simulated on quantum computers, which is regarded as the killer application of quantum computing. Compared to molecular energy, however, reaction dynamics play a more fundamental role in practical application, especially in catalytic activity, material design. Limited the capabilities of the noisy intermediate scale quantum (NISQ) devices, directly simulating the reaction dynamics and determining reaction pathway remain a challenge. Here, we employ the ab initio molecular dynamics based on the variational quantum eigensolver (VQE) algorithm to simulate reaction dynamics by extending correlated sampling approach. Moreover, we also use this approach to calculate Hessian matrix and evaluate computation resources. We numerically test the approach by simulating hydrogen exchange reaction and bimolecular nucleophilic substitubion SN2 reaction. The test results suggest that it is reliable to characterize the molecular structues, properties, and reactivities, which is another important expansion of the application of quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 近年、多くの化学系の分子エネルギーは量子コンピュータ上でうまくシミュレーションされ、量子コンピューティングのキラー応用とみなされている。 しかし、分子エネルギーと比較して、反応力学は、特に触媒活性、材料設計において、より基本的な役割を担っている。 ノイズのある中間スケール量子(NISQ)デバイスの能力を制限し、反応力学を直接シミュレートし、反応経路を決定することは依然として課題である。 本稿では,変分量子固有解法(vqe)に基づくab initio分子動力学を用いて,相関サンプリング法を拡張して反応ダイナミクスをシミュレートする。 さらに,この手法を用いてヘッセン行列を計算し,計算資源を評価する。 水素交換反応と二分子求核置換SN2反応をシミュレートして数値解析を行った。 実験結果は、量子コンピューティングの応用のもう一つの重要な拡張である分子構造、性質、反応性を特徴付けることは信頼性が高いことを示唆している。

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