論文の概要: Pushing the Limits of Quantum Computing for Simulating PFAS Chemistry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.01242v1
- Date: Thu, 2 Nov 2023 13:58:02 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-03 13:26:04.233224
- Title: Pushing the Limits of Quantum Computing for Simulating PFAS Chemistry
- Title（参考訳）: pfas化学をシミュレートする量子コンピューティングの限界を押し上げる
- Authors: Emil Dimitrov, Goar Sanchez-Sanz, James Nelson, Lee O'Riordan, Myles
Doyle, Sean Courtney, Venkatesh Kannan, Hassan Naseri, Alberto Garcia Garcia,
James Tricker, Marisa Faraggi, Joshua Goings, Luning Zhao
- Abstract要約: 電子シュロディンガー方程式の解法は計算化学の核となる問題である。
本稿では,変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムに基づくエンドツーエンドの量子化学パイプラインを提案する。
我々のプラットフォームは、計算資源に関する数百のシミュレーションジョブを編成し、initio化学実験を効率的に完了します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3655818759482589
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Accurate and scalable methods for computational quantum chemistry can
accelerate research and development in many fields, ranging from drug discovery
to advanced material design. Solving the electronic Schrodinger equation is the
core problem of computational chemistry. However, the combinatorial complexity
of this problem makes it intractable to find exact solutions, except for very
small systems. The idea of quantum computing originated from this computational
challenge in simulating quantum-mechanics. We propose an end-to-end quantum
chemistry pipeline based on the variational quantum eigensolver (VQE) algorithm
and integrated with both HPC-based simulators and a trapped-ion quantum
computer. Our platform orchestrates hundreds of simulation jobs on compute
resources to efficiently complete a set of ab initio chemistry experiments with
a wide range of parameterization. Per- and poly-fluoroalkyl substances (PFAS)
are a large family of human-made chemicals that pose a major environmental and
health issue globally. Our simulations includes breaking a Carbon-Fluorine bond
in trifluoroacetic acid (TFA), a common PFAS chemical. This is a common pathway
towards destruction and removal of PFAS. Molecules are modeled on both a
quantum simulator and a trapped-ion quantum computer, specifically IonQ Aria.
Using basic error mitigation techniques, the 11-qubit TFA model (56 entangling
gates) on IonQ Aria yields near-quantitative results with milli-Hartree
accuracy. Our novel results show the current state and future projections for
quantum computing in solving the electronic structure problem, push the
boundaries for the VQE algorithm and quantum computers, and facilitates
development of quantum chemistry workflows.
- Abstract（参考訳）: 量子化学の高精度でスケーラブルな手法は、創薬から先端材料設計まで、様々な分野の研究と開発を加速することができる。
電子シュロディンガー方程式の解法は計算化学の核となる問題である。
しかし、この問題の組合せ複雑性は、非常に小さなシステムを除いて、正確な解を見つけるのを難しくする。
量子コンピューティングのアイデアは、量子力学をシミュレートするこの計算課題から生まれた。
本稿では,変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムに基づくエンドツーエンドの量子化学パイプラインを提案する。
我々のプラットフォームは、計算資源上で数百のシミュレーションジョブを編成し、幅広いパラメータ化を伴うアブ初期化学実験を効率的に完了します。
パーフルオロアルキル物質(per- and poly-fluoroalkyl substances, PFAS)は、地球規模の環境・健康問題を引き起こす人為的な化学物質である。
シミュレーションでは, 一般的なPFAS化学物質であるトリフルオロ酢酸 (TFA) の炭素-フルオリン結合を分解する。
これはPFASの破壊と除去への共通の経路である。
分子は量子シミュレータと閉じ込められたイオン量子コンピュータ、特にIonQ Ariaでモデル化される。
基本的な誤差緩和手法を用いて、IonQ Aria 上の 11-qubit TFA モデル (56エンタングリングゲート) はミリハートの精度でほぼ定量的な結果が得られる。
本稿では,電子構造問題の解法における量子コンピューティングの現状と将来予測,VQEアルゴリズムと量子コンピュータの境界を推し進め,量子化学ワークフローの開発を促進することを目的とした。
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