論文の概要: First-quantized adiabatic time evolution for the ground state of a
many-electron system and the optimal nuclear configuration
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.03529v2
- Date: Thu, 28 Dec 2023 03:17:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-29 22:23:15.309450
- Title: First-quantized adiabatic time evolution for the ground state of a
many-electron system and the optimal nuclear configuration
- Title（参考訳）: 多電子系の基底状態と最適核配置に対する第一量子化断熱時間発展
- Authors: Yusuke Nishiya, Hirofumi Nishi, Yannick Couzini\'e, Taichi Kosugi,
Yu-ichiro Matsushita
- Abstract要約: 本稿では,量子回路上で量子多電子系の基底状態を得るための新しいAdiabatic Time Evolution (ATE)法を提案する。
ATEメソッドの顕著な特徴として、リアルタイム進化を表すユニタリ操作のみで構成されている。
- 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: We propose a novel adiabatic time evolution (ATE) method for obtaining the
ground state of a quantum many-electron system on a quantum circuit based on
first quantization. As a striking feature of the ATE method, it consists of
only unitary operations representing real-time evolution, which means that it
does not require any ancillary qubits, nor controlled real-time evolution
operators. Especially, we explored the first-quantized formalism of ATE method
in this study, since the implementation of first-quantized real-time evolution
on quantum circuits is known to be efficient. However, when realizing the ATE
quantum circuit in first-quantization formalism, obstacles are how to set the
adiabatic Hamiltonian and how to prepare the corresponding initial ground
state. We provide a way to prepare an antisymmetrized and non-degenerate
initial ground state that is suitable as an input to an ATE circuit, which
allows our ATE method to be applied to systems with any number of electrons. In
addition, by considering a first-quantized Hamiltonian for quantum-mechanical
electron system and classical nuclear system, we design a quantum circuit for
optimal structure search based on ATE. Numerical simulations are demonstrated
for simple systems, and it is confirmed that the ground state of the electronic
system and optimal structure can be obtained by our method.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,量子回路上で量子多電子系の基底状態を得るための新しいAdiabatic Time Evolution (ATE)法を提案する。
ATE法の顕著な特徴として、これはリアルタイム進化を表すユニタリ演算のみで構成されており、すなわち、補助量子ビットや制御されたリアルタイム進化演算子を必要としないことを意味する。
特に, 量子回路上での第一量子化実時間発展の実装は効率的であることが知られているため, ate法の最初の量子化形式について検討した。
しかし、一量子化フォーマリズムにおいてATE量子回路を実現するとき、障害は断熱的ハミルトニアンの設定方法と対応する初期基底状態の準備方法である。
我々は、ate回路への入力として好適な反対称性および非退化初期基底状態を作成し、任意の数の電子を持つ系にate法を適用する方法を提案する。
さらに、量子力学電子系および古典核系に対する第一量子化ハミルトニアンを考えることにより、ATEに基づく最適構造探索のための量子回路を設計する。
簡単なシステムに対して数値シミュレーションを行い,電子系の基底状態と最適構造を本手法で求めることができることを確認した。
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