論文の概要: Folded Spectrum VQE : A quantum computing method for the calculation of
molecular excited states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.04783v2
- Date: Thu, 29 Feb 2024 12:07:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-01 19:13:38.677684
- Title: Folded Spectrum VQE : A quantum computing method for the calculation of
molecular excited states
- Title（参考訳）: 折り畳みスペクトルvqe : 分子励起状態の量子計算法
- Authors: Lila Cadi Tazi and Alex J.W. Thom
- Abstract要約: 分子励起状態の計算のための変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムの拡張としてのFolded Spectrum (FS)法
量子モンテカルロの文献の分散に基づく手法に触発され、FS法はエネルギーの分散を最小限に抑え、計算コストのかかる2乗ハミルトン式を必要とする。
FS-VQE法を小分子に適用し,計算コストを大幅に削減する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The recent developments of quantum computing present potential novel pathways
for quantum chemistry, as the increased computational power of quantum
computers could be harnessed to naturally encode and solve electronic structure
problems. Theoretically exact quantum algorithms for chemistry have been
proposed (e.g. Quantum Phase Estimation) but the limited capabilities of
current noisy intermediate scale quantum devices (NISQ) motivated the
development of less demanding hybrid algorithms. In this context, the
Variational Quantum Eigensolver (VQE) algorithm was successfully introduced as
an effective method to compute the ground state energy of small molecules. The
current study investigates the Folded Spectrum (FS) method as an extension to
the VQE algorithm for the computation of molecular excited states. It provides
the possibility of directly computing excited states around a selected target
energy, using the same ansatz as for the ground state calculation. Inspired by
the variance-based methods from the Quantum Monte Carlo literature, the FS
method minimizes the energy variance, thus requiring a computationally
expensive squared Hamiltonian. We alleviate this potentially poor scaling by
employing a Pauli grouping procedure, identifying sets of commuting Pauli
strings that can be evaluated simultaneously. This allows for a significant
reduction of the computational cost. We apply the FS-VQE method to small
molecules (H$_2$,LiH), obtaining all electronic excited states with chemical
accuracy on ideal quantum simulators.
- Abstract（参考訳）: 最近の量子コンピューティングの発展は、量子コンピュータの計算能力の増大によって電子構造問題を自然にエンコードし、解くことができるため、量子化学の潜在的な新しい経路をもたらす。
化学のための理論的に正確な量子アルゴリズム(例えば量子位相推定)が提案されているが、現在のノイズの多い中間スケール量子デバイス(nisq)の能力の制限は、より需要の少ないハイブリッドアルゴリズムの開発を動機付けた。
この文脈では、小分子の基底状態エネルギーを計算する効果的な方法として、変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムがうまく導入された。
本研究は分子励起状態の計算のためのVQEアルゴリズムの拡張としてFolded Spectrum (FS)法について検討する。
選択された目標エネルギーの周りの励起状態を直接計算し、基底状態の計算と同じアンザッツを使用することができる。
量子モンテカルロ文献の分散に基づく手法にインスパイアされたFS法はエネルギーの分散を最小限に抑え、計算コストのかかる2乗ハミルトン式を必要とする。
我々は、同時に評価できる交換するパウリ弦の集合を識別し、パウリ群化手順を用いることにより、この潜在的に貧弱なスケーリングを緩和する。
これにより計算コストが大幅に削減される。
FS-VQE法を小分子 (H$_2$,LiH) に適用し, 理想的な量子シミュレータ上での化学的精度で全ての電子励起状態を得る。
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