Fugu-MT 論文翻訳(概要): Dynamical Mean Field Theory for Real Materials on a Quantum Computer

論文の概要: Dynamical Mean Field Theory for Real Materials on a Quantum Computer

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.09527v1
Date: Mon, 15 Apr 2024 07:45:50 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-04-16 13:48:50.439928
Title: Dynamical Mean Field Theory for Real Materials on a Quantum Computer
Title（参考訳）: 量子コンピュータ上の実材料に対する動的平均場理論
Authors: Johannes Selisko, Maximilian Amsler, Christopher Wever, Yukio Kawashima, Georgy Samsonidze, Rukhsan Ul Haq, Francesco Tacchino, Ivano Tavernelli, Thomas Eckl,
Abstract要約: ハイブリッド量子古典DFT+DMFTシミュレーションフレームワークの開発について報告する。 IBM Quantumシステム上で最大14キュービットのハードウェア実験を行う。実物の電子構造に対する相関効果を評価することにより,我々の量子DFT+DMFTワークフローの有用性を示す。
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: Quantum computers (QC) could harbor the potential to significantly advance materials simulations, particularly at the atomistic scale involving strongly correlated fermionic systems where an accurate description of quantum many-body effects scales unfavorably with size. While a full-scale treatment of condensed matter systems with currently available noisy quantum computers remains elusive, quantum embedding schemes like dynamical mean-field theory (DMFT) allow the mapping of an effective, reduced subspace Hamiltonian to available devices to improve the accuracy of ab initio calculations such as density functional theory (DFT). Here, we report on the development of a hybrid quantum-classical DFT+DMFT simulation framework which relies on a quantum impurity solver based on the Lehmann representation of the impurity Green's function. Hardware experiments with up to 14 qubits on the IBM Quantum system are conducted, using advanced error mitigation methods and a novel calibration scheme for an improved zero-noise extrapolation to effectively reduce adverse effects from inherent noise on current quantum devices. We showcase the utility of our quantum DFT+DMFT workflow by assessing the correlation effects on the electronic structure of a real material, Ca2CuO2Cl2, and by carefully benchmarking our quantum results with respect to exact reference solutions and experimental spectroscopy measurements.
Abstract（参考訳）: 量子コンピュータ(QC)は、特に原子論的なスケールでは、量子多体効果の正確な記述がサイズとともに好ましくないほどスケールする強い相関性を持つフェルミオン系を含む。現在利用可能な雑音量子コンピュータを持つ凝縮物質系のフルスケールな処理はいまだ解明されていないが、動的平均場理論(DMFT)のような量子埋め込みスキームは、有効で縮小された部分空間ハミルトニアンを利用可能なデバイスにマッピングし、密度汎関数理論(DFT)のようなab初期計算の精度を向上させる。本稿では,不純物グリーン関数のリーマン表現に基づく量子不純物解法に基づくハイブリッド量子古典型DFT+DMFTシミュレーションフレームワークの開発について報告する。 IBM量子システム上で最大14量子ビットのハードウェア実験を行い、改良されたゼロノイズ外挿のための高度な誤差緩和法と新しいキャリブレーション方式を用いて、現在の量子デバイスにおける固有ノイズによる悪影響を効果的に軽減する。本稿では, 実材料Ca2CuO2Cl2の電子構造に対する相関効果を評価し, 正確な基準解と実験的分光測定に関して, 量子結果を慎重にベンチマークすることで, 量子DFT+DMFTワークフローの有用性を実証する。

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