論文の概要: Simulating electronic structure on bosonic quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.10222v5
- Date: Tue, 11 Feb 2025 03:56:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-12 14:03:53.315964
- 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, Delmar G. A. Cabral, Ningyi Lyu, Alexander V. Soudackov, Xiaohan Dan, Haote Li, Chen Wang, Victor S. Batista,
- Abstract要約: 電子ハミルトニアンを、ボゾン量子デバイス上で解ける擬似ボゾン問題にマッピングする方法を提案する。
この研究は、多くのフェルミオン系をシミュレートする新しい経路を確立し、ハイブリッド量子ビット量子デバイスの可能性を強調する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.84696943963362
- License:
- Abstract: Quantum harmonic oscillators, or qumodes, provide a promising and versatile framework for quantum computing. Unlike qubits, which are limited to two discrete levels, qumodes have an infinite-dimensional Hilbert space, making them well-suited for a wide range of quantum simulations. In this work, we focus on the molecular electronic structure problem. We propose an approach to map the electronic Hamiltonian into a qumode bosonic problem that can be solved on bosonic quantum devices using the variational quantum eigensolver (VQE). Our approach is demonstrated through the computation of ground potential energy surfaces for benchmark model systems, including H$_2$ and the linear H$_4$ molecule. The preparation of trial qumode states and the computation of expectation values leverage universal ansatzes based on the echoed conditional displacement (ECD), or the selective number-dependent arbitrary phase (SNAP) operations. These techniques are compatible with circuit quantum electrodynamics (cQED) platforms, where microwave resonators coupled to superconducting transmon qubits can offer an efficient hardware realization. This work establishes a new pathway for simulating many-fermion systems, highlighting the potential of hybrid qubit-qumode quantum devices in advancing quantum computational chemistry.
- Abstract（参考訳）: 量子調和振動子(qumodes)は量子コンピューティングのための有望で汎用的なフレームワークを提供する。
2つの離散レベルに制限されるキュービットとは異なり、キューモードは無限次元ヒルベルト空間を持ち、幅広い量子シミュレーションに適している。
本研究では分子電子構造問題に焦点をあてる。
本稿では,電子ハミルトニアンを量子固有解器(VQE)を用いてボソニック量子デバイス上で解くことのできる量子ボソニック問題にマッピングする方法を提案する。
提案手法は,H$_2$および線形H$_4$分子を含むベンチマークモデル系の基底ポテンシャルエネルギー面の計算によって実証される。
試行キューモード状態の作成と期待値の計算は、エコー条件変位(ECD)または選択数依存任意位相(SNAP)演算に基づいて普遍的アンサテイズを利用する。
これらの技術は回路量子力学(cQED)プラットフォームと互換性があり、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は効率的なハードウェアの実現を可能にする。
この研究は、多くのフェルミオン系をシミュレートする新しい経路を確立し、量子計算化学の進歩におけるハイブリッド量子ビット量子デバイスの可能性を強調した。
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