論文の概要: A Proposed Quantum Hamiltonian Encoding Framework for Time Evolution
Operator Design of Potential Energy Function
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.06491v2
- Date: Tue, 3 Oct 2023 10:46:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-10-05 07:44:53.695153
- Title: A Proposed Quantum Hamiltonian Encoding Framework for Time Evolution
Operator Design of Potential Energy Function
- Title（参考訳）: ポテンシャルエネルギー関数の時間発展演算子設計のための量子ハミルトン符号化フレームワークの提案
- Authors: Mostafizur Rahaman Laskar, Kalyan Dasgupta, Atanu Bhattacharya
- Abstract要約: この研究は、量子化学と凝縮物質物理学にまたがる応用のためのポテンシャルエネルギー関数による時間進化の操作について検討する。
アルゴリズムはシミュレータとIBM量子ハードウェアで実装され、その有効性を証明した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2277343096128712
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The exploration of potential energy operators in quantum systems holds
paramount significance, offering profound insights into atomic behaviour,
defining interactions, and enabling precise prediction of molecular dynamics.
By embracing the Born-Oppenheimer picture, we delve into the intricate quantum
evolution due to potential energy, facilitating accurate modelling and
simulation of atomic phenomena with improved quantum fidelity. This research
delves into time evolution operation due to potential energy functions for
applications spanning quantum chemistry and condensed matter physics.
Challenges in practical implementation, encompassing the formidable curse of
dimensionality and intricate entangled interactions, are thoughtfully examined.
Drawing upon seminal works, we lay a robust foundation for comprehensive
investigations into potential energy landscapes with two proposed algorithms.
In one methodology, we have shown a systematic decomposition of the potential
energy function into Hadamard bases with composite construction of Pauli-Z,
identity and RZ gates which can construct the unitary time evolution operator
corresponding to the potential energy with a very high fidelity. The other
method is a trade-off between complexity and fidelity, where we propose a novel
quantum framework that can reduce the gate complexity from {\Theta}(2n) to
{\Theta}(nCr ) (for some r < n). The proposed quantum algorithms are capable of
efficiently simulating potential energy operators. The algorithms were
implemented in simulators and IBM quantum hardware to prove their efficacy
- Abstract（参考訳）: 量子系におけるポテンシャルエネルギー作用素の探索は、原子の振る舞いに関する深い洞察を提供し、相互作用を定義し、分子動力学の正確な予測を可能にする。
ボルン-オッペンハイマー像を取り入れることで、ポテンシャルエネルギーによる複雑な量子進化を探究し、量子忠実性が向上した原子現象の正確なモデリングとシミュレーションを容易にする。
この研究は、量子化学と凝縮物質物理学にまたがる応用のためのポテンシャルエネルギー関数による時間進化の操作について検討する。
次元性の恐ろしい呪いと複雑な絡み合った相互作用を包含した実践的実践の課題を慎重に検討する。
本研究は,2つのアルゴリズムによるエネルギー景観の包括的調査のための強固な基盤を構築した。
1つの方法論では、ポテンシャルエネルギーに対応するユニタリ時間発展演算子を構築することができるパウリZ、アイデンティティ、RZゲートの合成構成により、ポテンシャルエネルギー関数をアダマール基底に体系的に分解することを示した。
もう1つの方法は複雑性と忠実性の間のトレードオフであり、そこではゲートの複雑さを {\theta}(2n) から {\theta}(ncr ) (ある r < n) まで低減できる新しい量子フレームワークを提案する。
提案する量子アルゴリズムは、ポテンシャルエネルギー演算子を効率的にシミュレートすることができる。
アルゴリズムはシミュレータとIBM量子ハードウェアで実装され、その有効性を証明する。
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