論文の概要: Unleashed from Constrained Optimization: Quantum Computing for Quantum Chemistry Employing Generator Coordinate Inspired Method

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.07691v3
• Date: Tue, 25 Mar 2025 21:43:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-27 20:08:15.250305
• Title: Unleashed from Constrained Optimization: Quantum Computing for Quantum Chemistry Employing Generator Coordinate Inspired Method
• Title（参考訳）: 制約付き最適化から脱却する:ジェネレータによる量子化学の量子計算
• Authors: Muqing Zheng, Bo Peng, Ang Li, Xiu Yang, Karol Kowalski,
• Abstract要約: 単位結合クラスタ励起発生器のプールから多体基底集合を強固に構築する適応型スキームを導入する。 このスキームは階層型ADAPT量子古典戦略の開発をサポートし、サブスペース展開とアンサッツ最適化のバランスの取れた相互作用を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.95432381301196
• License:
• Abstract: Hybrid quantum-classical approaches offer potential solutions to quantum chemistry problems, yet they often manifest as constrained optimization problems. Here, we explore the interconnection between constrained optimization and generalized eigenvalue problems through the Unitary Coupled Cluster (UCC) excitation generators. Inspired by the generator coordinate method, we employ these UCC excitation generators to construct non-orthogonal, overcomplete many-body bases, projecting the system Hamiltonian into an effective Hamiltonian, which bypasses issues such as barren plateaus that heuristic numerical minimizers often encountered in standard variational quantum eigensolver (VQE). Diverging from conventional quantum subspace expansion methods, we introduce an adaptive scheme that robustly constructs the many-body basis sets from a pool of the UCC excitation generators. This scheme supports the development of a hierarchical ADAPT quantum-classical strategy, enabling a balanced interplay between subspace expansion and ansatz optimization to address complex, strongly correlated quantum chemical systems cost-effectively, setting the stage for more advanced quantum simulations in chemistry.
• Abstract（参考訳）: ハイブリッド量子古典的アプローチは、量子化学問題に対する潜在的な解決策を提供するが、それらはしばしば制約付き最適化問題として表される。 本稿では,制約付き最適化と一般化固有値問題との相互関係について,ユニタリ結合クラスタ(UCC)励起発生器を用いて検討する。 生成器座標法にインスパイアされたこれらのUCC励起発生器を用いて、非直交でオーバーコンプリートな多体基底を構築し、ハミルトニアン系を有効ハミルトニアンに投影し、標準的な変分量子固有解法(VQE)でしばしば発生するヒューリスティック数値最小化器のような問題を回避する。 従来の量子部分空間展開法と異なり,UCC励起発生器のプールから多体基底集合を頑健に構築する適応型スキームを導入する。 このスキームは階層的なADAPT量子古典戦略の発展をサポートし、サブスペース展開とアンサッツ最適化のバランスの取れた相互作用を可能にし、複雑で強い相関の強い量子化学システムにコスト効率よく対処し、化学におけるより高度な量子シミュレーションのステージを設定できる。

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