論文の概要: Nonadiabatic nuclear-electron dynamics: a quantum computing approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.01671v1
• Date: Fri, 2 Jun 2023 16:44:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-05 14:12:58.590821
• Title: Nonadiabatic nuclear-electron dynamics: a quantum computing approach
• Title（参考訳）: nonadiabatic nuclear-electron dynamics:量子コンピューティングのアプローチ
• Authors: Arseny Kovyrshin, M{\aa}rten Skogh, Lars Tornberg, Anders Broo, Stefano Mensa, Emre Sahin, Benjamin C. B. Symons, Jason Crain, and Ivano Tavernelli
• Abstract要約: 本稿では,第2量子化フレームワークにおける分子系の時間進化シミュレーションのための量子アルゴリズムを提案する。 我々は、電子が核の変位の後に断熱的に作用しない場合、電子自由度と核自由度の間の絡み合いが長期にわたって持続することを示す。 提案した量子アルゴリズムは、十分に強力な量子コンピュータが利用可能になったときの電子核量子現象の研究に有効な候補となるかもしれない。
• 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: The combined quantum electron-nuclear dynamics is often associated with the Born-Huang expansion of the molecular wave function and the appearance of nonadiabatic effects as a perturbation. On the other hand, native multicomponent representations of electrons and nuclei also exist, which do not rely on any a priori approximation. However, their implementation is hampered by prohibitive scaling costs and therefore quantum computers offer a unique opportunity for extending their use to larger systems. Here, we propose a quantum algorithm for the simulation of the time-evolution of molecular systems in the second quantization framework, which is applied to the simulation of the proton transfer dynamics in malonaldehyde. After partitioning the dynamics into slow and fast components, we show how the entanglement between the electronic and nuclear degrees of freedom can persist over long times if electrons are not adiabatically following the nuclear displacement. The proposed quantum algorithm may become a valid candidate for the study of electron-nuclear quantum phenomena when sufficiently powerful quantum computers become available.
• Abstract（参考訳）: 結合した量子電子核力学は、しばしばボルン・フンの分子波関数の膨張と摂動としての非断熱効果の出現と関連している。 一方、電子と核のネイティブな多成分表現も存在し、これはいかなる先行近似にも依存しない。 しかし、それらの実装はスケーリングの禁止によって妨げられ、そのため量子コンピュータはより大きなシステムに拡張するユニークな機会を提供する。 本稿では,第2量子化フレームワークにおける分子系の時間進化シミュレーションのための量子アルゴリズムを提案し,マロンアルデヒド中の陽子転移ダイナミクスのシミュレーションに応用した。 動力学を遅くて速い成分に分割した後、電子が原子核の変位の後に断熱しない場合、電子と核の自由度の間の絡み合いが長時間持続することを示す。 提案した量子アルゴリズムは、十分に強力な量子コンピュータが利用可能になったときの電子核量子現象の研究に有効な候補となるかもしれない。

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