論文の概要: Exploration of Quantum Computing in Materials Discovery for Direct Air Capture Applications

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.13122v3
• Date: Sat, 18 May 2024 12:21:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-21 22:31:13.217549
• Title: Exploration of Quantum Computing in Materials Discovery for Direct Air Capture Applications
• Title（参考訳）: 直接空気捕獲用材料発見における量子コンピューティングの探索
• Authors: Marco Antonio Barroca, Rodrigo Neumann Barros Ferreira, Mathias Steiner,
• Abstract要約: 二酸化炭素の直接空気捕捉(DAC)は気候変動を緩和するための有望な方法である。 金属-有機フレームワークのような固形剤は、現在DACアプリケーションでテストされている。 従来の計算ハードウェアと量子コンピューティングハードウェアの両方でシミュレーションを行うために、qubit-ADAPT-VQE技術を適用した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.06827423171182154
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Direct air capture (DAC) of carbon dioxide is a promising method for mitigating climate change. Solid sorbents, such as metal-organic frameworks, are currently being tested for DAC application. However, their potential for deployment at scale has not been fully realized. The computational discovery of solid sorbents is challenging, given the vast chemical search space and the DAC requirements for molecular selectivity. Quantum computing can potentially accelerate the discovery of solid sorbents for DAC by predicting molecular binding energies. In this work, we explore simulation methods and algorithms for predicting gas adsorption in metal-organic frameworks using a quantum computer. Specifically, we simulate the potential energy surfaces of CO2, N2, and H2O molecules at the Mg+2 metal center that represents the binding sites of typical metal-organic frameworks. We apply the qubit-ADAPT-VQE technique to run simulations on both classical computing and quantum computing hardware, and achieve reasonable accuracy while maintaining hardware efficiency.
• Abstract（参考訳）: 二酸化炭素の直接空気捕捉(DAC)は気候変動を緩和するための有望な方法である。 金属-有機フレームワークのような固形剤は、現在DACアプリケーションでテストされている。 しかし、大規模に展開する可能性は完全には実現されていない。 膨大な化学探索空間と分子選択性に対するDAC要求を考えると、固体の吸着剤の計算的な発見は困難である。 量子コンピューティングは、分子結合エネルギーを予測することによって、DACのための固体の吸着剤の発見を加速させる可能性がある。 本研究では, 量子コンピュータを用いた金属-有機系におけるガス吸着のシミュレーション法とアルゴリズムについて検討する。 具体的には、典型的な金属-有機化合物の結合部位を表すMg+2金属中心におけるCO2,N2,H2O分子のポテンシャルエネルギー面をシミュレートする。 量子ビット-ADAPT-VQE法を用いて,従来の計算ハードウェアと量子コンピューティングハードウェアの両方でシミュレーションを行い,ハードウェア効率を保ちながら妥当な精度を実現する。

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