論文の概要: Quantum computation of stopping power for inertial fusion target design
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.12352v1
- Date: Wed, 23 Aug 2023 18:01:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-08-25 16:49:26.762254
- Title: Quantum computation of stopping power for inertial fusion target design
- Title（参考訳）: 慣性核融合ターゲット設計のための停止電力の量子計算
- Authors: Nicholas C. Rubin, Dominic W. Berry, Alina Kononov, Fionn D. Malone,
Tanuj Khattar, Alec White, Joonho Lee, Hartmut Neven, Ryan Babbush, Andrew D.
Baczewski
- Abstract要約: 本稿では、電子と発射体の第一量子化表現から停止電力を計算するために、フォールトトレラント量子コンピュータを使用するプロトコルについて述べる。
科学的に興味深い古典的な停止電力計算は、ほぼ同じ数の論理量子ビットで量子シミュレートできると推定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3107536368607975
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Stopping power is the rate at which a material absorbs the kinetic energy of
a charged particle passing through it -- one of many properties needed over a
wide range of thermodynamic conditions in modeling inertial fusion implosions.
First-principles stopping calculations are classically challenging because they
involve the dynamics of large electronic systems far from equilibrium, with
accuracies that are particularly difficult to constrain and assess in the
warm-dense conditions preceding ignition. Here, we describe a protocol for
using a fault-tolerant quantum computer to calculate stopping power from a
first-quantized representation of the electrons and projectile. Our approach
builds upon the electronic structure block encodings of Su et al. [PRX Quantum
2, 040332 2021], adapting and optimizing those algorithms to estimate
observables of interest from the non-Born-Oppenheimer dynamics of multiple
particle species at finite temperature. Ultimately, we report logical qubit
requirements and leading-order Toffoli costs for computing the stopping power
of various projectile/target combinations relevant to interpreting and
designing inertial fusion experiments. We estimate that scientifically
interesting and classically intractable stopping power calculations can be
quantum simulated with roughly the same number of logical qubits and about one
hundred times more Toffoli gates than is required for state-of-the-art quantum
simulations of industrially relevant molecules such as FeMoCo or P450.
- Abstract（参考訳）: 停止パワー(英語: Stopping power)とは、物質がそれを通過する荷電粒子の運動エネルギーを吸収する速度である。
第一原理停止計算は、平衡から遠く離れた大きな電子系のダイナミクスを伴い、着火前の温和な条件において特に制約や評価が難しいため、古典的に難しい。
本稿では,電子と投射体の第一量子化表現から停止電力を計算するために,フォールトトレラント量子コンピュータを使用するプロトコルについて述べる。
我々のアプローチは、Su et al の電子構造ブロック符号化に基づいている。
[prx量子2,0403322021] 有限温度における複数の粒子種の非ボルン-オッペンハイマーダイナミクスから観測可能量を推定するためにこれらのアルゴリズムを適応・最適化する。
最終的に,慣性核融合実験の解釈と設計に関連する様々な投射/目標の組み合わせの停止力を計算するために,論理量子ビット要求と先頭トッフォリコストを報告した。
我々は,FeMoCo や P450 などの産業関連分子の最先端量子シミュレーションにおいて,科学的に興味深い古典的な停止電力計算を,ほぼ同じ数の論理量子ビットと約100倍のトフォリゲートで量子シミュレーションすることができると推定した。
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