Fugu-MT 論文翻訳(概要): Variational quantum eigensolver for closed-shell molecules with non-bosonic corrections

論文の概要: Variational quantum eigensolver for closed-shell molecules with non-bosonic corrections

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.07650v1
Date: Wed, 11 Oct 2023 16:47:45 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-10-13 07:27:50.668682
Title: Variational quantum eigensolver for closed-shell molecules with non-bosonic corrections
Title（参考訳）: 非ボゾン補正による閉殻分子の変分量子固有解法
Authors: Kyungmin Kim, Sumin Lim, Kyujin Shin, Gwonhak Lee, Yousung Jung, Woomin Kyoung, June-Koo Kevin Rhee, and Young Min Rhee
Abstract要約: ボソニック項の幾何平均に近似した電子相関モデルに簡単な補正手法を導入する。我々の非ボゾン補正法は、少なくとも試験系では信頼性の高い量子化学シミュレーションに到達している。
参考スコア（独自算出の注目度）: 6.3235499003745455
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: The realization of quantum advantage with noisy-intermediate-scale quantum (NISQ) machines has become one of the major challenges in computational sciences. Maintaining coherence of a physical system with more than ten qubits is a critical challenge that motivates research on compact system representations to reduce algorithm complexity. Toward this end, quantum simulations based on the variational quantum eigensolver (VQE) is considered to be one of the most promising algorithms for quantum chemistry in the NISQ era. We investigate reduced mapping of one spatial orbital to a single qubit to analyze the ground state energy in a way that the Pauli operators of qubits are mapped to the creation/annihilation of singlet pairs of electrons. To include the effect of non-bosonic (or non-paired) excitations, we introduce a simple correction scheme in the electron correlation model approximated by the geometrical mean of the bosonic (or paired) terms. Employing it in a VQE algorithm, we assess ground state energies of H2O, N2, and Li2O in good agreements with full configuration interaction (FCI) models respectively, using only 6, 8, and 12 qubits with quantum gate depths proportional to the squares of the qubit counts. We also investigate the potential energy profile along the CH2OH+ -> HCO+ + H2 decomposition reaction. With the adopted seniority-zero approximation that uses only one half of the qubit counts of a conventional VQE algorithm, we find our non-bosonic correction method reaches reliable quantum chemistry simulations at least for the tested systems.
Abstract（参考訳）: ノイズのある中間規模量子(NISQ)マシンによる量子優位性の実現は、計算科学における大きな課題の1つとなっている。 10キュービット以上の物理システムの一貫性を維持することは、アルゴリズムの複雑さを減らすためのコンパクトなシステム表現の研究を動機付ける重要な課題である。この目的のために、変分量子固有解法(VQE)に基づく量子シミュレーションは、NISQ時代の量子化学にとって最も有望なアルゴリズムの1つであると考えられている。 1つの空間軌道から1つの量子ビットへのマッピングを縮小し、量子ビットのパウリ作用素が一重項電子対の生成/消滅にマッピングされるように基底状態エネルギーを分析する。非ボソニック(または非ペア)励起の効果を含めるために、ボソニック(またはペア)項の幾何学平均によって近似される電子相関モデルにおいて単純な補正スキームを導入する。 VQEアルゴリズムを用いて,H2O,N2,Li2Oの基底状態エネルギーを,量子ゲート深さが量子ビット数に比例する6,8,12量子ビットのみを用いて,フル構成相互作用(FCI)モデルと良好な一致で評価する。また,CH2OH+-> HCO++ H2分解反応におけるポテンシャルエネルギー分布について検討した。従来のVQEアルゴリズムの量子ビット数の半分しか利用していない高次数-ゼロ近似を用いて、少なくとも試験系では、我々の非ボゾン補正法は信頼性の高い量子化学シミュレーションに到達している。

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