論文の概要: Perturbative variational quantum algorithms for material simulations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.06984v1
• Date: Sat, 13 Jan 2024 05:45:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-17 20:17:43.440170
• Title: Perturbative variational quantum algorithms for material simulations
• Title（参考訳）: 物質シミュレーションのための摂動変分量子アルゴリズム
• Authors: Jie Liu and Zhenyu Li and Jinlong Yang
• Abstract要約: 本稿では,周期材料の電子相関を正確にシミュレートするための変分量子固有解法に基づく摂動理論アルゴリズムを提案する。 新しいアルゴリズムは、1つの回路パラメータだけでLiH結晶の電子相関を正確に記述することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.656656772874062
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Reducing circuit depth is essential for implementing quantum simulations of electronic structure on near-term quantum devices. In this work, we propose a variational quantum eigensolver (VQE) based perturbation theory algorithm to accurately simulate electron correlation of periodic materials with shallow ansatz circuits, which are generated from Adaptive Derivative-Assembled Pseudo-Trotter or Qubit-Excitation-based VQE calculations using a loose convergence criteria. Here, the major part of the electron correlation is described using the VQE ansatz circuit and the remaining correlation energy is described by either multireference or similarity transformation-based perturbation theory. Numerical results demonstrate that the new algorithms are able to accurately describe electron correlation of the LiH crystal with only one circuit parameter, in contrast with ~30 parameters required in the adaptive VQE to achieve the same accuracy. Meanwhile, for fixed-depth Ansatze, e.g. unitary coupled cluster, we demonstrate that the VQE-base perturbation theory provides an appealing scheme to improve their accuracy.
• Abstract（参考訳）: 回路深さの低減は、短期量子デバイス上での電子構造の量子シミュレーションの実装に不可欠である。 本研究では, ゆるい収束条件を用いて, 適応微分集合疑似トロッタあるいは量子ビット励起に基づくvqe計算から生成する浅層アンサッツ回路と周期材料の電子相関を正確にシミュレートする, 変分量子固有解法(vqe)に基づく摂動理論アルゴリズムを提案する。 ここで、電子相関の主な部分はVQEアンザッツ回路を用いて記述され、残りの相関エネルギーは多重参照または類似性変換に基づく摂動理論によって記述される。 数値計算の結果,適応vqeで要求される約30パラメータとは対照的に,lih結晶の電子相関を1つの回路パラメータで正確に記述できることがわかった。 一方,ユニタリ結合クラスタなど,一定の深さのアンサtzeでは,vqeベース摂動理論が精度向上のための魅力的なスキームを提供することを示す。

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