論文の概要: Workflow for practical quantum chemical calculations with quantum phase estimation algorithm: electronic ground and π-π* excited states of benzene and its derivatives†
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.16375v2
- Date: Tue, 3 Sep 2024 04:07:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-04 21:42:39.330898
- Title: Workflow for practical quantum chemical calculations with quantum phase estimation algorithm: electronic ground and π-π* excited states of benzene and its derivatives†
- Title（参考訳）: 量子位相推定アルゴリズムを用いた実用的な量子化学計算のためのワークフロー:ベンゼン及びその誘導体の電子場とπ-π*励起状態
- Authors: Yusuke Ino, Misaki Yonekawa, Hideto Yuzawa, Yuichiro Minato, Kenji Sugisaki,
- Abstract要約: 量子コンピュータは、従来のコンピュータに比べて計算資源が少ない完全構成の相互作用計算を実行することが期待されている。
QPEに基づく量子化学計算は、古典的コンピュータ上での数値シミュレーションにおいても報告されている。
電子グラウンドのQPEシミュレーションとベンゼンおよびそのクロロおよびニトロ誘導体のπ-pi*励起一重項状態について報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum computers are expected to perform the full-configuration interaction calculations with less computational resources compared to classical ones, thanks to the use of the quantum phase estimation (QPE) algorithms. However, only a limited number of the QPE-based quantum chemical calculations have been reported even for numerical simulations on a classical computer, and the practical workflow for the QPE computation has not yet been established. In this paper, we report the QPE simulations of the electronic ground and the {\pi}-{\pi}* excited singlet state of benzene and its chloro- and nitroderivatives as the representative industrially important systems, with the aid of GPGPU acceleration of quantum circuit simulations. We adopted the pseudo-natural orbitals obtained from the MP2 calculation as the basis for the wave function expansion, the CISD calculation within the active space to find the main electronic configurations to be included in the input wave function of the excited state, and the technique to reduce the truncation error the calculated total energies. The proposed computational workflow is easily applicable to other molecules and can be a standard approach for performing the QPE-based quantum chemical calculations of practical molecules.
- Abstract（参考訳）: 量子位相推定(QPE)アルゴリズムを用いることにより、量子コンピュータは従来の計算資源よりも少ない完全構成の相互作用計算を実行することが期待されている。
しかし、古典的コンピュータ上での数値シミュレーションにおいても、QPEに基づく量子化学計算の限られた数しか報告されておらず、QPE計算の実践的なワークフローはまだ確立されていない。
本稿では,電子場とベンゼンの励起一重項状態とクロロおよびニトロ誘導体のQPEシミュレーションを,量子回路シミュレーションのGPGPU加速の助けを借りて,産業的に重要なシステムとして報告する。
我々は,MP2計算から得られた擬似自然軌道を,波動関数展開の基礎として,励起状態の入力波動関数に含まれる主電子配置を見つけるためのアクティブ空間内のCISD計算,計算された総エネルギーのトランケーション誤差を低減する手法として採用した。
提案した計算ワークフローは、他の分子にも容易に適用でき、実用分子のQPEに基づく量子化学計算を行うための標準的なアプローチである。
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