論文の概要: Ground or Excited State: a State-Specific Variational Quantum Eigensolver for Them All

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.10719v1
• Date: Mon, 21 Aug 2023 13:39:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-22 13:19:01.661315
• Title: Ground or Excited State: a State-Specific Variational Quantum Eigensolver for Them All
• Title（参考訳）: 基底状態または励起状態:全ての状態に特徴的な変分量子固有解法
• Authors: Dibyendu Mondal and Rahul Maitra
• Abstract要約: 変分量子固有解法 (VQE) は、量子デバイスにおける分子エネルギーを決定できるゲーミングプラットフォームを提供する。 我々は,同じ足場における基底状態と励起状態を扱う統一VQEフレームワークを提案する。 最適化の各ステップにおける参照の純度を維持する完全対称スピンスカラーユニタリの概念を導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Variational Quantum Eigensolver (VQE) provides a lucrative platform to determine molecular energetics in near-term quantum devices. While the VQE is traditionally tailored to determine the ground state wavefunction with the underlying Rayleigh-Ritz principle, the access to specific symmetry-adapted excited states remains elusive. This often requires high depth circuit or additional ancilla qubits along with prior knowledge of the ground state wavefunction. We propose a unified VQE framework that treats the ground and excited states in the same footings. With the knowledge of the irreducible representations of the spinorbitals, we construct a multi-determinantal reference that is adapted to a given spatial symmetry where additionally, the determinants are entangled through appropriate Clebsch-Gordan coefficients to ensure the desired spin-multiplicity. We introduce the notion of totally symmetric, spin-scalar unitary which maintains the purity of the reference at each step of the optimization. The state-selectivity safeguards the method against any variational collapse while leading to any targeted low-lying eigenroot of arbitrary symmetry. The direct access to the excited states shields our approach from the cumulative error that plagues excited state calculations in a quantum computer and with few parameter count, it is expected to be realized in near-term quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 変分量子固有解法 (VQE) は、短期量子デバイスにおける分子エネルギーを決定するための利潤プラットフォームを提供する。 vqeは伝統的にレイリー=リッツの原理で基底状態の波動関数を決定するために調整されているが、特定の対称性に適応した励起状態へのアクセスはいまだに解明されていない。 これはしばしば、基底状態の波動関数の事前知識とともに、高深度回路または追加のアンシラキュービットを必要とする。 我々は,同じ足場における基底状態と励起状態を扱う統一VQEフレームワークを提案する。 スピン軌道の既約表現の知識により、所与の空間対称性に適応する多重行列参照を構築し、さらに、行列式は適切なクレブシュ・ゴルダン係数によって絡み合っており、所望のスピン乗法性を保証する。 最適化の各ステップにおける参照の純度を維持する完全対称スピンスカラーユニタリの概念を導入する。 状態選択性は、任意の変分崩壊に対してメソッドを保護し、任意の対称性の標的となる低層固有根に導く。 励起状態への直接アクセスは、量子コンピュータの励起状態計算を悩ませる累積誤差から我々のアプローチを遮蔽し、パラメータ数が少なく、短期量子デバイスで実現されることが期待される。

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