Fugu-MT 論文翻訳(概要): Quantum computation of conical intersections on a programmable superconducting quantum processor

論文の概要: Quantum computation of conical intersections on a programmable superconducting quantum processor

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.12708v1
Date: Tue, 20 Feb 2024 04:12:40 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-02-21 17:10:41.566977
Title: Quantum computation of conical intersections on a programmable superconducting quantum processor
Title（参考訳）: プログラム可能な超伝導量子プロセッサ上の円錐交差の量子計算
Authors: Shoukuan Zhao, Diandong Tang, Xiaoxiao Xiao, Ruixia Wang, Qiming Sun, Zhen Chen, Xiaoxia Cai, Zhendong Li, Haifeng Yu, and Wei-Hai Fang
Abstract要約: 変分量子固有解法(VQESAF)に基づく量子古典的状態平均活性空間自己整合場法を実現する。本稿では,VQE-SA-CFを用いた円錐交叉の定性的再現,量子ハードウェアの安定性の向上,変分回路の深さの低減,パウリ項のグループ化による測定の最小化,適切な誤差軽減など,異なる戦略の組み合わせが,円錐交叉の定性的に正しい再現につながることを示す。
参考スコア（独自算出の注目度）: 10.064448021157139
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Conical intersections play a vital role in photochemical processes. The standard quantum chemistry approach to study conical intersections between ground and excited states are the state-average multi-configurational methods, which at least require solving an active space problem whose computational cost on classical computers scales exponentially in the worst case. Quantum computing offers an alternative tool to solve this problem, however, its applicability to study conical intersections, in particular, on real quantum hardware remains to be explored. In this work, we realize a hybrid quantum-classical state-average complete active space self-consistent field method based on the variational quantum eigensolver (VQE-SA-CASSCF) for the first time on a programmable superconducting quantum processor, and applied it to study conical intersections of two prototypical systems - ethylene (C2H4) and triatomic hydrogen (H3). We show that a combination of different strategies can lead to a qualitatively correct reproduction of conical intersections using VQE-SA-CASSCF, including improving the stability of quantum hardware, reducing the depth of variational circuits, grouping Pauli terms to minimize measurements, and applying appropriate error mitigation. These results allow us to identify the challenges to be overcome in the future and pave the way for using quantum computers to study conical intersections of more complex systems.
Abstract（参考訳）: 円錐交差は光化学過程において重要な役割を果たす。基底状態と励起状態の間の円錐交差を研究する標準的な量子化学のアプローチは、状態平均のマルチコンフィグレーション手法であり、少なくとも古典的コンピュータの計算コストが指数関数的にスケールするアクティブな空間問題を解く必要がある。量子コンピューティングは、この問題を解決するための代替ツールを提供するが、円錐交叉、特に実際の量子ハードウェア上での適用性は検討されていない。本研究では, 可変量子固有解器(VQE-SA-CASSCF)を応用した量子古典的状態平均活性空間自己整合場法を, プログラム可能な超伝導量子プロセッサ上で初めて実現し, エチレン(C2H4) と三原子水素(H3) の円錐交叉の研究に応用した。本稿では,VQE-SA-CASSCFを用いた円錐交叉の定性的に正しい再現を実現する方法として,量子ハードウェアの安定性の向上,変分回路の深さの低減,パウリ項のグループ化による測定の最小化,適切な誤差軽減などを挙げる。これらの結果により、将来克服すべき課題を特定し、より複雑なシステムの円錐的交叉を研究するために量子コンピュータを使用する方法を明らかにすることができる。

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