論文の概要: Trapped-ion quantum simulations for condensed-phase chemical dynamics: seeking a quantum advantage

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.03156v2
• Date: Wed, 4 Oct 2023 17:33:25 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-05 22:09:02.354302
• Title: Trapped-ion quantum simulations for condensed-phase chemical dynamics: seeking a quantum advantage
• Title（参考訳）: 凝縮相化学動力学のためのトラップイオン量子シミュレーション:量子優位性を求めて
• Authors: Mingyu Kang, Hanggai Nuomin, Sutirtha N. Chowdhury, Jonathon L. Yuly, Ke Sun, Jacob Whitlow, Jes\'us Valdiviezo, Zhendian Zhang, Peng Zhang, David N. Beratan, Kenneth R. Brown
• Abstract要約: トラップイオン量子系は、化学力学のアナログ量子シミュレーションの基盤として機能する。 これらのシミュレーションの「量子優位性」を特定するには、ノイズの多いハードウェア上のアナログ量子シミュレーションと古典デジタルアルゴリズムの両方のパフォーマンス解析が必要である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.3665802860809046
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Simulating the quantum dynamics of molecules in the condensed phase represents a longstanding challenge in chemistry. Trapped-ion quantum systems may serve as a platform for the analog-quantum simulation of chemical dynamics that is beyond the reach of current classical-digital simulation. To identify a "quantum advantage" for these simulations, performance analysis of both analog-quantum simulation on noisy hardware and classical-digital algorithms is needed. In this Review, we make a comparison between a noisy analog trapped-ion simulator and a few choice classical-digital methods on simulating the dynamics of a model molecular Hamiltonian with linear vibronic coupling. We describe several simple Hamiltonians that are commonly used to model molecular systems, which can be simulated with existing or emerging trapped-ion hardware. These Hamiltonians may serve as stepping stones toward the use of trapped-ion simulators for systems beyond the reach of classical-digital methods. Finally, we identify dynamical regimes where classical-digital simulations seem to have the weakest performance compared to analog-quantum simulations. These regimes may provide the lowest hanging fruit to exploit potential quantum advantages.
• Abstract（参考訳）: 凝縮相における分子の量子力学のシミュレーションは、化学における長年の挑戦である。 トラップイオン量子システムは、現在の古典デジタルシミュレーションの範囲を超えている化学力学のアナログ量子シミュレーションの基盤として機能する。 これらのシミュレーションの「量子優位性」を特定するには、ノイズの多いハードウェア上のアナログ量子シミュレーションと古典デジタルアルゴリズムの両方のパフォーマンス解析が必要である。 本稿では,線形振動結合を持つモデル分子ハミルトニアンの動力学をシミュレートするための,ノイズの多いアナログトラップイオンシミュレータと,いくつかの選択された古典デジタル手法の比較を行う。 分子システムをモデル化するのによく用いられるいくつかの単純なハミルトニアンについて述べる。 これらのハミルトン派は、古典的デジタル法の範囲を超えてシステムに閉じ込められたイオンシミュレーターを使用するための足場として機能する。 最後に、古典デジタルシミュレーションがアナログ量子シミュレーションに比べて最も弱い性能を持つように見える動的レジームを同定する。 これらのレジームは、潜在的な量子的な利点を生かすために最も低い吊り下げの果実を提供するかもしれない。

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