論文の概要: Quantum Information reveals that orbital-wise correlation is essentially classical in Natural Orbitals
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.14093v1
- Date: Mon, 22 Apr 2024 11:26:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-23 14:06:38.311916
- Title: Quantum Information reveals that orbital-wise correlation is essentially classical in Natural Orbitals
- Title（参考訳）: 量子情報によると、軌道上の相関は自然軌道において本質的に古典的である
- Authors: Davide Materia, Leonardo Ratini, Celestino Angeli, Leonardo Guidoni,
- Abstract要約: 本研究では,古典的,量子的実例の波動関数における軌道方向電子相関の性質について検討する。
分子系における古典的相互情報と量子的相互情報との区別が顕著である。
この発見は、適切な軌道基底を通して見れば、波動関数の相関は主に古典的であることを示唆している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The intersection of Quantum Chemistry and Quantum Computing has led to significant advancements in understanding the potential of using quantum devices for the efficient calculation of molecular energies. Simultaneously, this intersection is enhancing the comprehension of quantum chemical properties through the use of quantum computing and quantum information tools. This paper tackles a key question in this relationship: Is the nature of the orbital-wise electron correlations in wavefunctions of realistic prototypical cases classical or quantum? We delve into this inquiry with a comprehensive examination of molecular wavefunctions using Shannon and von Neumann entropies, alongside classical and quantum information theory. Our analysis reveals a notable distinction between classical and quantum mutual information in molecular systems when analyzed with Hartree-Fock canonical orbitals. However, this difference decreases dramatically, by approximately 100-fold, when Natural Orbitals are used as reference. This finding suggests that wavefunction correlations, when viewed through the appropriate orbital basis, are predominantly classical. This insight indicates that computational tasks in quantum chemistry could be significantly simplified by employing Natural Orbitals. Consequently, our study underscores the importance of using Natural Orbitals to accurately assess molecular wavefunction correlations and to avoid their overestimation. In summary, our results suggest a promising path for computational simplification in quantum chemistry, advocating for the wider adoption of Natural Orbitals and raising questions about the actual computational complexity of the multi-body problem in quantum chemistry.
- Abstract（参考訳）: 量子化学と量子コンピューティングの交わりは、分子エネルギーの効率的な計算に量子デバイスを使用する可能性を理解する上で大きな進歩をもたらした。
同時に、この交差点は量子コンピューティングと量子情報ツールを用いて量子化学特性の理解を深めている。
この論文は、この関係において重要な問題に取り組む: 現実的原始型の場合や量子の場合の波動関数における軌道方向の電子相関の性質は、古典的か量子的か?
我々は、古典的および量子情報理論とともに、シャノンとフォン・ノイマンのエントロピーを用いた分子波動関数の包括的検討を行った。
本研究では,分子系における古典的相互情報と量子的相互情報との相違をHartree-Fock標準軌道を用いて解析した。
しかし、この差は、天然軌道が参照として使用される場合、約100倍に劇的に減少する。
この発見は、適切な軌道基底を通して見れば、波動関数の相関は主に古典的であることを示唆している。
この知見は、量子化学における計算タスクが自然軌道を用いることで大幅に単純化されることを示している。
そこで本研究では,分子波動関数の相関を正確に評価し,過大評価を避けるために,自然軌道を用いたことの重要性を強調した。
以上の結果から, 量子化学における計算の単純化, 自然軌道の広範な採用, および, 量子化学における多体問題の実計算複雑性に関する疑問が提起された。
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