論文の概要: Precision ground-state energy calculation for the water molecule on a
superconducting quantum processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.02533v1
- Date: Sun, 5 Nov 2023 01:05:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-07 17:20:56.728945
- Title: Precision ground-state energy calculation for the water molecule on a
superconducting quantum processor
- Title（参考訳）: 超伝導量子プロセッサにおける水分子の精密基底状態エネルギー計算
- Authors: Michael A. Jones, Harish J. Vallury, Lloyd C. L. Hollenberg
- Abstract要約: 大規模分子系の特性の正確な計算は古典的には実現不可能であり、量子コンピュータが古典的デバイスに対して優位性を示すことを期待する応用の1つである。
本稿では,量子計算モーメント (QCM) 法と様々なノイズ緩和法を組み合わせた水分子 (H$O) の8 qubit/spin-orbital表現に適用する。
4励振試験状態(回路深度25,22CNOTs)の変動に対するノイズ安定改善を行い, 地中エネルギーは1.4pm1.2$ m以内と計算した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The accurate computation of properties of large molecular systems is
classically infeasible and is one of the applications in which it is hoped that
quantum computers will demonstrate an advantage over classical devices.
However, due to the limitations of present-day quantum hardware,
variational-hybrid algorithms introduced to tackle these problems struggle to
meet the accuracy and precision requirements of chemical applications. Here, we
apply the Quantum Computed Moments (QCM) approach combined with a variety of
noise-mitigation techniques to an 8 qubit/spin-orbital representation of the
water molecule (H$_2$O). A noise-stable improvement on the variational result
for a 4-excitation trial-state (circuit depth 25, 22 CNOTs) was obtained, with
the ground-state energy computed to be within $1.4\pm1.2$ mHa of exact
diagonalisation in the 14 spin-orbital basis. Thus, the QCM approach, despite
an increased number of measurements and noisy quantum hardware (CNOT error
rates c.1% corresponding to expected error rates on the trial-state circuit of
order 20%), is able to determine the ground-state energy of a non-trivial
molecular system at the required accuracy (c.0.1%). To the best of our
knowledge, these results are the largest calculations performed on a physical
quantum computer to date in terms of encoding individual spin-orbitals
producing chemically relevant accuracy, and a promising indicator of how such
hybrid approaches might scale to problems of interest in the
low-error/fault-tolerant regimes as quantum computers develop.
- Abstract（参考訳）: 大規模分子系の特性の正確な計算は古典的には実現不可能であり、量子コンピュータが古典的デバイスに対して優位性を示すことを期待する応用の1つである。
しかし、今日の量子ハードウェアの限界により、これらの問題に取り組むために導入された変分ハイブリッドアルゴリズムは、化学応用の精度と精度の要求を満たすのに苦労している。
本稿では,量子計算モーメント (QCM) 法と様々なノイズ緩和法を組み合わせて,水分子 (H$_2$O) の8量子ビット/スピン軌道表現に適用する。
4励振試験状態(回路深度25,22CNOTs)の変動に対するノイズ安定的改善を行い,14スピン軌道ベースでの正確な対角化の1.4\pm1.2$ mHa以内の基底状態エネルギーを計算した。
したがって、qcmアプローチは、測定数の増加とノイズ量子ハードウェア(20次試行状態回路の期待誤差率に対応するcnotエラー率c.1%)にもかかわらず、必要な精度で非自明な分子系の基底状態エネルギーを決定することができる(c.0.1%)。
我々の知る限りでは、これらの結果は物理量子コンピュータ上で、化学的に関連した精度を持つ個々のスピン軌道をエンコードする点でこれまでで最大の計算であり、量子コンピュータが発展するにつれて、低エラー/フォールト耐性の領域において、これらのハイブリッドアプローチがどのようにスケールするかを示す有望な指標である。
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