論文の概要: An efficient quantum algorithm for generation of ab initio n-th order susceptibilities for non-linear spectroscpies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.01454v1
- Date: Mon, 1 Apr 2024 20:04:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-03 20:37:09.849446
- Title: An efficient quantum algorithm for generation of ab initio n-th order susceptibilities for non-linear spectroscpies
- Title（参考訳）: 非線型分光器のためのアブイニシアトn次感受性生成のための効率的な量子アルゴリズム
- Authors: Tyler Kharazi, Torin F. Stetina, Liwen Ko, Guang Hao Low, K. Birgitta Whaley,
- Abstract要約: 我々は,$n$-thの応答特性を計算するために,フォールトトレラントな量子アルゴリズムを開発し,解析する。
電子自由度を量子力学的に扱い、光を古典的場として扱う半古典的記述を用いる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.13980986259786224
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: We develop and analyze a fault-tolerant quantum algorithm for computing $n$-th order response properties necessary for analysis of non-linear spectroscopies of molecular and condensed phase systems. We use a semi-classical description in which the electronic degrees of freedom are treated quantum mechanically and the light is treated as a classical field. The algorithm we present can be viewed as an implementation of standard perturbation theory techniques, focused on {\it ab initio} calculation of $n$-th order response functions. We provide cost estimates in terms of the number of queries to the block encoding of the unperturbed Hamiltonian, as well as the block encodings of the perturbing dipole operators. Using the technique of eigenstate filtering, we provide an algorithm to extract excitation energies to resolution $\gamma$, and the corresponding linear response amplitude to accuracy $\epsilon$ using ${O}\left(N^{6}\eta^2{{\gamma^{-1}}\epsilon^{-1}}\log(1/\epsilon)\right)$ queries to the block encoding of the unperturbed Hamiltonian $H_0$, in double factorized representation. Thus, our approach saturates the Heisenberg $O(\gamma^{-1})$ limit for energy estimation and allows for the approximation of relevant transition dipole moments. These quantities, combined with sum-over-states formulation of polarizabilities, can be used to compute the $n$-th order susceptibilities and response functions for non-linear spectroscopies under limited assumptions using $\widetilde{O}\left({N^{5n+1}\eta^{n+1}}/{\gamma^n\epsilon}\right)$ queries to the block encoding of $H_0$.
- Abstract（参考訳）: 我々は,分子・凝縮相系の非線形分光分析に必要な$n$-th次応答特性を計算するためのフォールトトレラント量子アルゴリズムを開発し,解析する。
電子自由度を量子力学的に扱い、光を古典的場として扱う半古典的記述を用いる。
提案するアルゴリズムは標準摂動理論手法の実装と見なすことができ、n$-次応答関数の計算に焦点をあてる。
我々は、摂動ハミルトニアンのブロックエンコーディングに対するクエリ数と摂動双極子作用素のブロックエンコーディングのコスト見積を提供する。
固有状態フィルタリングの手法を用いて、$\gamma$と、${O}\left(N^{6}\eta^2{{\gamma^{-1}}\epsilon^{-1}}\log(1/\epsilon)\right)を用いて対応する線形応答振幅$\epsilon$を分解するために励起エネルギーを抽出するアルゴリズムを提供する。
したがって、この手法はエネルギー推定のHeisenberg $O(\gamma^{-1})$制限を飽和させ、関連する遷移双極子モーメントの近似を可能にする。
これらの量と分極性の和-状態の定式化が組み合わさって、$\widetilde{O}\left({N^{5n+1}\eta^{n+1}}/{\gamma^n\epsilon}\right)$H_0$のブロックエンコーディングに対するクエリを用いて、限定的な仮定の下で、非線形分光学に対する$n$-階の感受性と応答関数を計算することができる。
関連論文リスト
- Calculating response functions of coupled oscillators using quantum phase estimation [40.31060267062305]
量子コンピュータを用いた結合型古典的高調波発振器系の周波数応答関数の推定問題について検討する。
提案する量子アルゴリズムは,標準的な$sスパース,オーラクルベースのクエリアクセスモデルで動作する。
そこで,本アルゴリズムの簡単な適応により,時間内に無作為な結束木問題を解くことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-14T15:28:37Z) - Quantum option pricing via the Karhunen-Lo\`{e}ve expansion [11.698830761241107]
我々は、その基盤となる資産が幾何学的ブラウン運動によってモデル化されるような、T$以上のアジアオプションを個別に監視する問題を考える。
T$と1/epsilon$の2つの量子アルゴリズムを提供するが、$epsilon$は加法近似誤差である。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-15T17:37:23Z) - Generalized Quantum Signal Processing [0.6768558752130311]
本稿では、一般的なSU(2)回転を信号処理演算子として用いた一般化量子信号処理手法を提案する。
我々のアプローチは、達成可能な変換の族に対するすべての実用的な制限を持ち上げ、残りの唯一の条件は、$|P|leq 1$である。
P$しか知られていない場合、我々は1分以内で識別できる効率的なGPU最適化を提供し、それに対応する$Q$は107$である。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-08-03T01:51:52Z) - Quantum Goemans-Williamson Algorithm with the Hadamard Test and
Approximate Amplitude Constraints [62.72309460291971]
本稿では,n+1$ qubitsしか使用しないGoemans-Williamsonアルゴリズムの変分量子アルゴリズムを提案する。
補助量子ビット上で適切にパラメータ化されたユニタリ条件として目的行列を符号化することにより、効率的な最適化を実現する。
各種NPハード問題に対して,Goemans-Williamsonアルゴリズムの量子的効率的な実装を考案し,提案プロトコルの有効性を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-30T03:15:23Z) - Quantum Resources Required to Block-Encode a Matrix of Classical Data [56.508135743727934]
回路レベルの実装とリソース推定を行い、古典データの高密度な$Ntimes N$行列をブロックエンコードして$epsilon$を精度良くすることができる。
異なるアプローチ間のリソーストレードオフを調査し、量子ランダムアクセスメモリ(QRAM)の2つの異なるモデルの実装を検討する。
我々の結果は、単純なクエリの複雑さを超えて、大量の古典的データが量子アルゴリズムにアクセスできると仮定された場合のリソースコストの明確な図を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-07T18:00:01Z) - Alternatives to a nonhomogeneous partial differential equation quantum
algorithm [52.77024349608834]
Apsi(textbfr)=f(textbfr)$ という形の非等質線型偏微分方程式を解くための量子アルゴリズムを提案する。
これらの成果により、現代の技術に基づく量子アルゴリズムの実験的実装が容易になった。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-11T14:29:39Z) - Quantum algorithms for spectral sums [50.045011844765185]
正半定値行列(PSD)のスペクトル和を推定するための新しい量子アルゴリズムを提案する。
本稿では, スペクトルグラフ理論における3つの問題に対して, アルゴリズムと手法が適用可能であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-12T16:29:45Z) - Even more efficient quantum computations of chemistry through tensor
hypercontraction [0.6234350105794442]
量子化学ハミルトニアンのスペクトルを$N$任意の軌道で符号化するトフォリ複雑性を$widetildecal O(N)$で記述する。
これは、任意の基底で化学の量子計算で示された最も低い複雑性である。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-06T18:03:29Z) - Enhancing the Quantum Linear Systems Algorithm using Richardson
Extrapolation [0.8057006406834467]
Amathbfx=mathbfb$という形の線形方程式の系を解く量子アルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムは古典的手法に対して$N$に対して指数関数的に改善する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-09T18:00:09Z) - Spectral density estimation with the Gaussian Integral Transform [91.3755431537592]
スペクトル密度作用素 $hatrho(omega)=delta(omega-hatH)$ は線形応答論において中心的な役割を果たす。
スペクトル密度を近似する近似量子アルゴリズムについて述べる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-10T03:14:38Z) - Quantum Algorithms for Simulating the Lattice Schwinger Model [63.18141027763459]
NISQとフォールトトレラントの両方の設定で格子シュウィンガーモデルをシミュレートするために、スケーラブルで明示的なデジタル量子アルゴリズムを提供する。
格子単位において、結合定数$x-1/2$と電場カットオフ$x-1/2Lambda$を持つ$N/2$物理サイト上のシュウィンガーモデルを求める。
NISQと耐故障性の両方でコストがかかるオブザーバブルを、単純なオブザーバブルとして推定し、平均ペア密度を推定する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-25T19:18:36Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。