論文の概要: Unitary coupled-cluster singles and doubles (UCCSD) calculations in
conjunction with fragment molecular orbital (FMO) scheme
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.17993v1
- Date: Wed, 28 Feb 2024 02:16:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-29 16:34:21.366882
- Title: Unitary coupled-cluster singles and doubles (UCCSD) calculations in
conjunction with fragment molecular orbital (FMO) scheme
- Title（参考訳）: フラグメント分子軌道(fmo)を用いたユニタリ結合クラスター単一および二重計算(uccsd)
- Authors: Kenji Sugisaki, Tatsuya Nakano, Yuji Mochizuki
- Abstract要約: フラグメント分子軌道法(FMO法)は、マクロ分子系を効率的に処理するための一般的な方法の1つである。
我々は、FMO計算の電子相関部分を実行するために、GPU加速量子シミュレータ(cuQuantum)を使用した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The fragment molecular orbital (FMO) method is one of the popular methods to
efficiently treat macromolecular systems by dividing the system of interest
into small fragments based on embedding under the electrostatic potential
(ESP). Such a fragmentation method has the potential advantage of making the
circuit flat in quantum chemical calculations on quantum computers. In this
study, we used a GPU-accelerated quantum simulator (cuQuantum) to perform the
electron correlation part of the FMO calculation as a unitary coupled-cluster
singles and doubles (UCCSD) with the variational quantum eigensolver (VQE),
using hydrogen-bonded systems (FH)$_3$ and (FH)$_2$-H$_2$O as testbeds. From
the numerical simulations, we found that the Trotter decomposition of the UCCSD
ansatz breaks the orbital-invariance condition, and it can yield different
total energies for symmetrically equivalent molecules. We also observed that
the Trotterized UCCSD does not satisfy the size-consistency, which is an
essential requirement in the FMO scheme, when the molecular orbitals
delocalized to dimers are used. The GPU acceleration was substantial for the
simulations with larger numbers of qubits, and it was about a factor of
5.8--7.5 for 18 qubit systems.
- Abstract（参考訳）: フラグメント分子軌道 (FMO) 法は、静電電位 (ESP) に埋め込まれた小さなフラグメントに関心の系を分割することで、マクロ分子系を効率的に扱う方法の1つである。
このような断片化法は、量子コンピュータ上の量子化学計算において回路をフラットにする潜在的な利点を持つ。
本研究では、GPU加速量子シミュレータ(cuQuantum)を用いて、FMO計算の電子相関部分を一元結合クラスタ単体として実行し、水素結合系(FH)$_3$および(FH)$_2$-H$_2$Oをテストベッドとして、変分量子固有解器(VQE)と二重結合(UCCSD)する。
数値シミュレーションにより, UCCSDアンザッツのトロッター分解は軌道不変条件を破り, 対称的に等価な分子に対して異なる総エネルギーが得られることがわかった。
また, 分子軌道を二量体に非局在化する場合, トロッタ化utcsdはfmoスキームにおいて必須要件である大きさ-一貫性を満たさないことを観測した。
GPUアクセラレーションは、より多くの量子ビットを持つシミュレーションでは相当なもので、18量子ビット系では約5.8-7.5である。
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