論文の概要: Enhancing initial state overlap through orbital optimization for faster molecular electronic ground-state energy estimation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.08565v1
- Date: Fri, 12 Apr 2024 16:07:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-15 14:27:45.340805
- Title: Enhancing initial state overlap through orbital optimization for faster molecular electronic ground-state energy estimation
- Title（参考訳）: 高速分子電子基底エネルギー推定のための軌道最適化による初期状態重なりの強調
- Authors: Pauline J. Ollitrault, Cristian L. Cortes, Jerome F. Gonthier, Robert M. Parrish, Dario Rocca, Gian-Luca Anselmetti, Matthias Degroote, Nikolaj Moll, Raffaele Santagati, Michael Streif,
- Abstract要約: 本研究では, 1つのスレーター行列式から構築した初期状態が, 真の分子基底状態を知ることなく最適化可能であることを示す。
本手法は, 局在化分子軌道に比べて1～2桁の精度向上が得られる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The quantum phase estimation algorithm stands as the primary method for determining the ground state energy of a molecular electronic Hamiltonian on a quantum computer. In this context, the ability to initialize a classically tractable state that has a strong overlap with the desired ground state is critical as it directly affects the runtime of the algorithm. However, several numerical studies have shown that this overlap decays exponentially with system size. In this work, we demonstrate that this decay can be alleviated by optimizing the molecular orbital basis, for an initial state constructed from a single Slater determinant. We propose a practical method to achieve this optimization without knowledge of the true molecular ground state and test this method numerically. By comparing the resulting optimized orbitals to the natural orbitals, we find improved overlap. Specifically, for four iron-sulfur molecules, which are known to suffer from the mentioned decay, we show that our method yields one to two orders of magnitude improvement compared to localized molecular orbitals.
- Abstract（参考訳）: 量子位相推定アルゴリズムは、量子コンピュータ上で分子電子ハミルトニアンの基底状態エネルギーを決定する主要な方法である。
この文脈では、所望の基底状態と強く重なり合う古典的に抽出可能な状態を初期化する能力は、アルゴリズムのランタイムに直接影響するため、重要である。
しかし、いくつかの数値的な研究により、この重複はシステムサイズと指数関数的に崩壊することが示されている。
本研究では,1つのスレーター行列式から構築した初期状態に対して,分子軌道基底を最適化することにより,この崩壊を緩和できることを実証する。
そこで本研究では,真の分子基底状態を知ることなく,この最適化を実現するための実用的な手法を提案し,数値的に検証する。
得られた最適化された軌道と自然軌道を比較することで、オーバーラップが改善された。
具体的には, 上記崩壊に苦しむ4つの鉄-硫黄分子について, 局所化分子軌道に比べて1～2桁の精度向上が得られた。
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