論文の概要: A hybrid quantum-classical algorithm for multichannel quantum scattering
of atoms and molecules
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.06089v1
- Date: Wed, 12 Apr 2023 18:10:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-14 16:39:42.732159
- Title: A hybrid quantum-classical algorithm for multichannel quantum scattering
of atoms and molecules
- Title（参考訳）: 原子と分子のマルチチャネル量子散乱のためのハイブリッド量子古典アルゴリズム
- Authors: Xiaodong Xing, Alejandro Gomez Cadavid, Artur F. Izmaylov and Timur V.
Tscherbul
- Abstract要約: 原子と分子の衝突に対するシュリンガー方程式を解くためのハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムはコーン変分原理の$S$-matrixバージョンに基づいており、基本散乱$S$-matrixを計算する。
大規模多原子分子の衝突をシミュレートするために,アルゴリズムをどのようにスケールアップするかを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 62.997667081978825
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose a hybrid quantum-classical algorithm for solving the
time-independent Schr\"odinger equation for atomic and molecular collisions.
The algorithm is based on the $S$-matrix version of the Kohn variational
principle, which computes the fundamental scattering $S$-matrix by inverting
the Hamiltonian matrix expressed in the basis of square-integrable functions.
The computational bottleneck of the classical algorithm -- symmetric matrix
inversion -- is addressed here using the variational quantum linear solver
(VQLS), a recently developed noisy intermediate-scale quantum (NISQ) algorithm
for solving systems of linear equations. We apply our algorithm to single and
multichannel quantum scattering problems, obtaining accurate vibrational
relaxation probabilities in collinear atom-molecule collisions. We also show
how the algorithm could be scaled up to simulate collisions of large polyatomic
molecules. Our results demonstrate that it is possible to calculate scattering
cross sections and rates for complex molecular collisions on NISQ quantum
processors, opening up the possibility of scalable digital quantum computation
of gas-phase bimolecular collisions and reactions of relevance to
astrochemistry and ultracold chemistry.
- Abstract（参考訳）: 原子・分子衝突の時間非依存schr\"odinger方程式を解くためのハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムはコーン変分原理の$S$-matrixバージョンに基づいており、二乗可積分関数の基底で表現されるハミルトン行列を反転させることで基本的な散乱$S$-matrixを計算する。
古典的アルゴリズム(対称行列反転)の計算ボトルネックは、線形方程式のシステムを解くために最近開発されたノイズの多い中間スケール量子 (NISQ) アルゴリズムである変分量子線形解法 (VQLS) を用いて解決される。
我々は,コリニア原子-分子衝突における正確な振動緩和確率を得るため,単一および多チャネル量子散乱問題に適用する。
また、このアルゴリズムがどのようにして大きな多原子分子の衝突をシミュレートするかを示す。
以上の結果から, NISQ量子プロセッサ上での散乱断面積と分子衝突率の計算が可能であることが示され, 気相二分子衝突のスケーラブルなディジタル量子計算の可能性と, 天文学と超低温化学との関係が示唆された。
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