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/2404.08565v2
- Date: Thu, 2 May 2024 09:30:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-03 21:21:42.695781
- 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。
関連論文リスト
- Efficient state preparation for the quantum simulation of molecules in first quantization [0.027042267806481293]
ガウス型軌道ベースで定義された状態を平面波ベースに効率よくマッピングする方法を,平面波数で対数的なスケーリングで示す。
我々の研究は、エンド・ツー・エンドの複雑性が真にサブリニアな基底集合サイズを持つ分子系の最初の量子シミュレーションを可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-28T22:46:01Z) - A self-consistent field approach for the variational quantum
eigensolver: orbital optimization goes adaptive [52.77024349608834]
適応微分組立問題集合型アンザッツ変分固有解法(ADAPTVQE)における自己一貫したフィールドアプローチ(SCF)を提案する。
このフレームワークは、短期量子コンピュータ上の化学系の効率的な量子シミュレーションに使用される。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-21T23:15:17Z) - Orthogonally Constrained Orbital Optimization: assessing changes of
optimal orbitals for orthogonal multi-reference states [0.0]
分子軌道の選択は構成相互作用の計算において決定的である。
このアプローチは4電子ハバードトリマーのエネルギーを忠実に回収するが、状態平均計算では2.5で値が失われる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-11-15T17:39:39Z) - Exact and efficient Lanczos method on a quantum computer [0.0]
量子コンピュータ上でブロック符号化を用いてクリロフ空間を正確に構築するアルゴリズムを提案する。
この構成は、クリロフ空間がランツォス法と同一であるという意味では正確なものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-08-01T01:57:23Z) - Numerical Simulations of Noisy Quantum Circuits for Computational
Chemistry [51.827942608832025]
短期量子コンピュータは、小さな分子の基底状態特性を計算することができる。
計算アンサッツの構造と装置ノイズによる誤差が計算にどのように影響するかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-31T16:33:10Z) - Analytical nonadiabatic couplings and gradients within the
state-averaged orbital-optimized variational quantum eigensolver [0.0]
我々は、最近の状態最適化軌道最適化変分量子固有解法(SA-OO-VQE)アルゴリズムに、いくつかの技術的および分析的拡張を導入する。
現在の量子コンピュータの限界によって動機付けられた最初の拡張は、SA-OO-VQE固有状態を見つけるための効率的な状態分解手順からなる。
2つ目の拡張は解析的勾配と非断熱的結合の推定を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-09T22:38:56Z) - Computing molecular excited states on a D-Wave quantum annealer [52.5289706853773]
分子系の励起電子状態の計算にD波量子アニールを用いることを実証する。
これらのシミュレーションは、太陽光発電、半導体技術、ナノサイエンスなど、いくつかの分野で重要な役割を果たしている。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-07-01T01:02:17Z) - Engineering analog quantum chemistry Hamiltonians using cold atoms in
optical lattices [69.50862982117127]
数値的なアナログシミュレータの動作条件をベンチマークし、要求の少ない実験装置を見出す。
また、離散化と有限サイズ効果により生じるシミュレーションの誤差についてより深く理解する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-28T11:23:06Z) - Benchmarking adaptive variational quantum eigensolvers [63.277656713454284]
VQEとADAPT-VQEの精度をベンチマークし、電子基底状態とポテンシャルエネルギー曲線を計算する。
どちらの手法もエネルギーと基底状態の優れた推定値を提供する。
勾配に基づく最適化はより経済的であり、勾配のない類似シミュレーションよりも優れた性能を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-11-02T19:52:04Z) - Quantum Simulation of 2D Quantum Chemistry in Optical Lattices [59.89454513692418]
本稿では,光学格子中の低温原子に基づく離散2次元量子化学モデルのアナログシミュレータを提案する。
まず、単一フェルミオン原子を用いて、HとH$+$の離散バージョンのような単純なモデルをシミュレートする方法を分析する。
次に、一つのボゾン原子が2つのフェルミオン間の効果的なクーロン反発を媒介し、2次元の水素分子の類似性をもたらすことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-21T16:00:36Z) - Efficient molecule discrimination in electron microcopy through an
optimized orbital angular momentum sorter [0.0]
電子顕微鏡における高分子構造を識別する問題について考察する。
我々のアプローチは、各電子の状態から抽出された分子情報の最大化に基づいている。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-24T08:55:40Z)
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。