論文の概要: Simulating electronic structure on bosonic quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10222v3
- Date: Thu, 17 Oct 2024 18:34:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-21 14:22:29.045909
- Title: Simulating electronic structure on bosonic quantum computers
- Title（参考訳）: ボゾン量子コンピュータにおける電子構造シミュレーション
- Authors: Rishab Dutta, Nam P. Vu, Chuzhi Xu, Ningyi Lyu, Alexander V. Soudackov, Xiaohan Dan, Haote Li, Chen Wang, Victor S. Batista,
- Abstract要約: 量子コンピューティングの最も有望な応用の1つは、多くのフェルミオン問題のシミュレーションである。
電子構造であるハミルトニアンは、量子ビット支援フェルミオン-クモドマッピングにより、量子モードの系に変換できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.884125235274865
- License:
- Abstract: Computations with quantum harmonic oscillators, or qumodes, represents a promising and rapidly evolving approach for quantum computing. Unlike qubits, which are two-level quantum systems, bosonic qumodes can have an infinite number of discrete levels, and can also be represented using continuous-variable bases. One of the most promising applications of quantum computing is the simulation of many-fermion problems, such as those encountered in molecular electronic structure calculations. In this work, we demonstrate how an electronic structure Hamiltonian can be transformed into a system of qumodes through qubit-assisted fermion-to-qumode mapping. After mapping the electronic structure Hamiltonian to a qubit Hamiltonian, we show how to represent it as a linear combination of bosonic gates, which can be universally controlled by qubits. We illustrate the potential of this mapping by applying it to the dihydrogen molecule, mapping the four-qubit Hamiltonian to a qubit-qumode system. The preparation of the trial qumode state and the computation of the expectation value are achieved by coupling the mapped qubit-qumode system with an ancilla qubit. This enables the formulation of bosonic variational quantum eigensolver (VQE) algorithms, such as those on hybrid qubit-qumode gates like echoed conditional displacement (ECD-VQE) or selective number-dependent arbitrary phase (SNAP-VQE), to determine the ground state of the dihydrogen molecule. In circuit quantum electrodynamics (cQED) hardware, these methods can be efficiently implemented using a microwave resonator coupled to two superconducting transmon qubits. We anticipate the reported work will pave the way for simulating many-fermion systems by leveraging the potential of hybrid qubit-qumode quantum devices.
- Abstract（参考訳）: 量子調和振動子(qumodes)による計算は、量子コンピューティングにとって有望で急速に進化するアプローチである。
2レベル量子系である量子ビットとは異なり、ボソニック・クモッドは無限個の離散レベルを持つことができ、連続変数基底を用いて表すこともできる。
量子コンピューティングの最も有望な応用の1つは、分子電子構造計算で遭遇したような多くのフェルミオン問題のシミュレーションである。
本研究では,電子構造であるハミルトニアンを量子ビット支援フェルミオン-クモドマッピングにより量子モードの系に変換する方法を示す。
電子構造ハミルトニアンを立方体ハミルトニアンに写像した後、これをボゾンゲートの線型結合として表現する方法を示す。
これを二水素分子に応用し、四量子ハミルトニアンを量子モード系にマッピングすることで、このマッピングの可能性を説明する。
マッピングしたキュービット量子システムをアンシラ量子ビットに結合することにより、試行キューモード状態と期待値の計算を実現する。
これにより、エコー条件変位 (ECD-VQE) や選択数依存任意相 (SNAP-VQE) のようなハイブリッド量子軌道ゲート上のボゾン変量量子固有解法 (VQE) アルゴリズムを定式化し、二水素分子の基底状態を決定することができる。
回路量子力学(cQED)ハードウェアでは、2つの超伝導トランスモン量子ビットに結合したマイクロ波共振器を用いてこれらの手法を効率的に実装することができる。
我々は、この報告された研究が、ハイブリッド量子量子ビット量子デバイスの可能性を活用することで、多くのフェルミオンシステムのシミュレーションの道を開くことを期待する。
関連論文リスト
- H\"uckel Molecular Orbital Theory on a Quantum Computer: A Scalable
System-Agnostic Variational Implementation with Compact Encoding [0.0]
H"ハッケル分子軌道(HMO)理論は、π電子系の電子構造を半経験的に扱う。
量子コンピュータ上でのHMO理論のスケーラブルなシステムに依存しない実行について報告する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-04T16:44:53Z) - Verifiably Exact Solution of the Electronic Schr\"odinger Equation on
Quantum Devices [0.0]
我々は多電子シュル「オーディンガー方程式」の真正解を求めるアルゴリズムを提案する。
量子シミュレータと雑音量子コンピュータの両方でアルゴリズムを実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-01T19:00:00Z) - Quantum circuit matrix product state ansatz for large-scale simulations
of molecules [9.601481589619183]
比較的少数の量子ビットを持つ量子回路MPSの変動最適化により,分子系の基底状態エネルギーを計算することを提案する。
50の軌道を持つ線形分子のQCMPSシミュレーションは、中程度の回路深さでわずか6キュービットで化学精度に達することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-16T11:43:43Z) - Quantum emulation of the transient dynamics in the multistate
Landau-Zener model [50.591267188664666]
本研究では,Landau-Zenerモデルにおける過渡ダイナミクスを,Landau-Zener速度の関数として検討する。
我々の実験は、工学的なボソニックモードスペクトルに結合した量子ビットを用いたより複雑なシミュレーションの道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-11-26T15:04:11Z) - Recompilation-enhanced simulation of electron-phonon dynamics on IBM
Quantum computers [62.997667081978825]
小型電子フォノン系のゲートベース量子シミュレーションにおける絶対的資源コストについて考察する。
我々は、弱い電子-フォノン結合と強い電子-フォノン結合の両方のためのIBM量子ハードウェアの実験を行う。
デバイスノイズは大きいが、近似回路再コンパイルを用いることで、正確な対角化に匹敵する電流量子コンピュータ上で電子フォノンダイナミクスを得る。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-16T19:00:00Z) - Variational Adiabatic Gauge Transformation on real quantum hardware for
effective low-energy Hamiltonians and accurate diagonalization [68.8204255655161]
変分アダバティックゲージ変換(VAGT)を導入する。
VAGTは、現在の量子コンピュータを用いてユニタリ回路の変動パラメータを学習できる非摂動型ハイブリッド量子アルゴリズムである。
VAGTの精度は、RigettiおよびIonQ量子コンピュータ上でのシミュレーションと同様に、トラフ数値シミュレーションで検証される。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-16T20:50:08Z) - Coarse grained intermolecular interactions on quantum processors [0.0]
我々は、弱い相互作用する分子の基底状態を決定するのに理想的な電子応答の粗い粒度の表現を開発する。
本手法はIBM超伝導量子プロセッサ上で実証する。
我々は、現在の世代の量子ハードウェアは、弱い拘束力を持つが、それでも化学的にユビキタスで生物学的に重要な体制でエネルギーを探索することができると結論付けている。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-03T09:56:47Z) - An Algebraic Quantum Circuit Compression Algorithm for Hamiltonian
Simulation [55.41644538483948]
現在の世代のノイズの多い中間スケール量子コンピュータ(NISQ)は、チップサイズとエラー率に大きく制限されている。
我々は、自由フェルミオンとして知られる特定のスピンハミルトニアンをシミュレーションするために、量子回路を効率よく圧縮するために局所化回路変換を導出する。
提案した数値回路圧縮アルゴリズムは、後方安定に動作し、$mathcalO(103)$スピンを超える回路合成を可能にするスピンの数で3次スケールする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-06T19:38:03Z) - Algebraic Compression of Quantum Circuits for Hamiltonian Evolution [52.77024349608834]
時間依存ハミルトニアンの下でのユニタリ進化は、量子ハードウェアにおけるシミュレーションの重要な構成要素である。
本稿では、トロッターステップを1ブロックの量子ゲートに圧縮するアルゴリズムを提案する。
この結果、ハミルトニアンのある種のクラスに対する固定深度時間進化がもたらされる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-06T19:38:01Z) - 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) - Gate-free state preparation for fast variational quantum eigensolver
simulations: ctrl-VQE [0.0]
VQEは現在、短期量子コンピュータ上で電子構造問題を解決するためのフラッグシップアルゴリズムである。
本稿では、状態準備に使用される量子回路を完全に取り除き、量子制御ルーチンに置き換える代替アルゴリズムを提案する。
VQEと同様に、最適化された目的関数は、量子ビットマップされた分子ハミルトニアンの期待値である。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-08-10T17:53:09Z)
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。