論文の概要: Compact quantum circuits for variational calculations of ro-vibrational
energy levels of molecules on a quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.09822v1
- Date: Fri, 17 Mar 2023 08:02:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-20 15:22:13.645741
- Title: Compact quantum circuits for variational calculations of ro-vibrational
energy levels of molecules on a quantum computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータ上の分子のロ振動エネルギー準位の変動計算のためのコンパクト量子回路
- Authors: K. Asnaashari, R. V. Krems
- Abstract要約: 分子ハミルトニアンの離散変数表現と変分量子固有解法を組み合わせることで、分子の回転振動エネルギーレベルを計算するための一般的なアプローチを示す。
このアプローチの汎用性と適応性を説明するため,7つの電子状態におけるCr-NHの振動エネルギーレベルと,ファンデルワールスArHClおよびMg-HClの振動エネルギーレベルを計算した。
- 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: While quantum computing algorithms have been successfully applied to
electronic structure of molecules, applications of quantum computing to
molecular dynamics remain scarce. The variability of intra-molecular
interaction potentials gives rise to vibrational states with a wide range of
properties. It is therefore challenging to obtain a general representation of
molecular ro-vibrational states by states of a quantum computer with a limited
number of qubits and quantum gates. We demonstrate a general approach to
computing the ro-vibrational energy levels of molecules by combining the
discrete variable representation of molecular Hamiltonians with variational
quantum eigensolvers and a greedy search of gate permutations, yielding
accurate representations of both ground and excited vibrational states by
compact quantum circuits with a small number of gates. To illustrate the
generality and adaptability of this approach, we compute the vibrational energy
levels of Cr$_2$ in seven electronic states as well as the vibrational energy
levels of van der Waals complexes Ar-HCl and Mg-NH, illustrating that accuracy
of 1 cm$^{-1}$ can be achieved with between 2 and 9 entangling gates.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングアルゴリズムは分子の電子構造にうまく応用されているが、量子コンピューティングの分子動力学への応用はまだ少ない。
分子内相互作用ポテンシャルの変動性は、幅広い特性を持つ振動状態を引き起こす。
したがって、限られた数の量子ビットと量子ゲートを持つ量子コンピュータの状態による分子ロ振動状態の一般的な表現を得ることは困難である。
分子ハミルトニアンの離散変数表現と変分量子固有解法とゲート置換の欲張りな探索を組み合わせることで、分子のロ振動エネルギー準位を計算する一般的なアプローチを示し、数個のゲートを持つコンパクト量子回路により、基底状態と励起振動状態の正確な表現をもたらす。
このアプローチの一般性と適応性を説明するため, ファンデルワールス錯体Ar-HClとMg-NHの振動エネルギーレベルと, 7電子状態におけるCr$_2$の振動エネルギーレベルを計算し, 1 cm$^{-1}$の精度を2から9個のエンタングゲートで達成できることを示した。
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