論文の概要: Estimation of electrostatic interaction energies on a trapped-ion quantum computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.14739v1
• Date: Fri, 22 Dec 2023 14:46:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-25 14:39:47.199040
• Title: Estimation of electrostatic interaction energies on a trapped-ion quantum computer
• Title（参考訳）: 捕捉イオン量子コンピュータにおける静電相互作用エネルギーの推定
• Authors: Pauline J. Ollitrault, Matthias Loipersberger, Robert M. Parrish, Alexander Erhard, Christine Maier, Christian Sommer, Juris Ulmanis, Thomas Monz, Christian Gogolin, Christofer S. Tautermann, Gian-Luca R. Anselmetti, Matthias Degroote, Nikolaj Moll, Raffaele Santagati, Michael Streif
• Abstract要約: トラップイオン量子コンピュータを用いた静電相互作用エネルギーのハードウェア実装について述べる。 量子コンピュータは、活性空間内の近似基底状態を生成するために使用される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 29.884106383002205
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present the first hardware implementation of electrostatic interaction energies using a trapped-ion quantum computer. As test system for our computation, we focus on the reduction of $\mathrm{NO}$ to $\mathrm{N}_2\mathrm{O}$ catalyzed by a nitric oxide reductase (NOR). The quantum computer is used to generate an approximate ground state within the NOR active space. To efficiently measure the necessary one-particle density matrices, we incorporate fermionic basis rotations into the quantum circuit without extending the circuit length, laying the groundwork for further efficient measurement routines using factorizations. Measurements in the computational basis are then used as inputs for computing the electrostatic interaction energies on a classical computer. Our experimental results strongly agree with classical noise-less simulations of the same circuits, finding electrostatic interaction energies within chemical accuracy despite hardware noise. This work shows that algorithms tailored to specific observables of interest, such as interaction energies, may require significantly fewer quantum resources than individual ground state energies would in the straightforward supermolecular approach.
• Abstract（参考訳）: トラップイオン量子コンピュータを用いた静電相互作用エネルギーのハードウェア実装について述べる。 計算系として,一酸化窒素還元酵素 (NOR) を触媒とした$\mathrm{NO}$から$\mathrm{N}_2\mathrm{O}$への還元に着目した。 量子コンピュータは、NOR活性空間内で近似基底状態を生成するために使用される。 必要な1粒子密度行列を効率的に測定するために,回路長を延ばさずに,フェルミオン基底回転を量子回路に組み込む。 計算の基礎における測定は、古典的コンピュータ上の静電相互作用エネルギーを計算する入力として使用される。 実験結果は, ハードウェアノイズにもかかわらず, 化学的精度で静電相互作用エネルギーを求めるため, 同じ回路の古典的なノイズレスシミュレーションと強く一致した。 この研究は、相互作用エネルギーのような特定の観測対象に適したアルゴリズムは、単純な超分子的アプローチでは個々の基底状態エネルギーよりもはるかに少ない量子資源を必要とすることを示している。

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