論文の概要: Natural orbitals and sparsity of quantum mutual information

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.08056v1
• Date: Tue, 15 Aug 2023 21:51:53 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-17 15:22:06.125630
• Title: Natural orbitals and sparsity of quantum mutual information
• Title（参考訳）: 量子相互情報の自然軌道とスパーシティ
• Authors: Leonardo Ratini, Chiara Capecci, Leonardo Guidoni
• Abstract要約: 収束軌道は自然軌道と一致することを示す。 相関は、量子相互情報行列に寄与する量子ビット対の少ない数で符号化される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Natural orbitals, defined in electronic structure and quantum chemistry as the (molecular) orbitals diagonalizing the one-particle reduced density matrix of the ground state, have been conjectured for decades to be the perfect reference orbitals to describe electron correlation. In the present work we applied the Wavefunction-Adapted Hamiltonian Through Orbital Rotation (WAHTOR) method to study correlated empirical ans\"atze for quantum computing. In all representative molecules considered, we show that the converged orbitals are coinciding with natural orbitals. Interestingly, the resulting quantum mutual information matrix built on such orbitals is also maximally sparse, providing a clear picture that such orbital choice is indeed able to provide the optimal basis to describe electron correlation. The correlation is therefore encoded in a smaller number of qubit pairs contributing to the quantum mutual information matrix.
• Abstract（参考訳）: 電子構造と量子化学において、基底状態の1粒子還元密度行列を対角化する(分子)軌道として定義される自然軌道は、電子相関を記述するための完全な基準軌道であると何十年も推測されてきた。 本研究では,Wavefunction-Adapted Hamiltonian Through Orbital Rotation (WAHTOR) 法を適用し,量子コンピューティングにおける相関した経験的アンス・アッツの研究を行った。 すべての代表的な分子において、収束した軌道が自然軌道と一致することを示す。 興味深いことに、そのような軌道上に構築された結果の量子相互情報行列も極端にスパースであり、そのような軌道選択が電子相関を記述するための最適な基底を与えることができるという明確なイメージを提供する。 したがって、相関は量子相互情報行列に寄与する量子ビット対の少ない数で符号化される。

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