論文の概要: Computationally Efficient Molecular Integrals of Solid Harmonic Gaussian Orbitals Using Quantum Entanglement of Angular Momentum
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.16245v1
- Date: Wed, 24 Apr 2024 23:19:54 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-26 15:17:42.255172
- Title: Computationally Efficient Molecular Integrals of Solid Harmonic Gaussian Orbitals Using Quantum Entanglement of Angular Momentum
- Title（参考訳）: 角運動量量子エンタングルを用いた固体高調波ガウス軌道の計算効率の良い分子積分
- Authors: Hang Hu, Gilles Peslherbe, Hsu Kiang Ooi, Anguang Hu,
- Abstract要約: 量子角運動量の追加は、量子角運動量の絡み合いの度合いを下げるのに適している。
量子系の絡み合いが小さくなればなるほど、シミュレーションが容易になり、SHGOとの分子積分は量子コンピューティングに特に適していることが示されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1983931213263332
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Vector-coupling and vector-uncoupling schemes in the quantum theory of angular momentum correspond to unitary Clebsch-Gordan transformations that operate on quantum angular momentum states and thereby control their degree of entanglement. The addition of quantum angular momentum from this transformation is suitable for reducing the degree of entanglement of quantum angular momentum, leading to simple and effective calculations of the molecular integrals of solid harmonic Gaussian orbitals (SHGO). Even with classical computers, the speed-up ratio in the evaluation of molecular nuclear Coulomb integrals with SHGOs can be up to four orders of magnitude for atomic orbitals with high angular momentum quantum number. Thus, the less entanglement there is for a quantum system the easier it is to simulate, and molecular integrals with SHGOs are shown to be particularly well-suited for quantum computing. High-efficiency quantum circuits previously developed for unitary and cascading Clebsch-Gordan transformations of angular momentum states can be applied to the differential and product rules of solid harmonics to efficiently compute two-electron Coulomb integrals ubiquitous in quantum chemistry. Combined with such quantum circuits and variational quantum eigensolver algorithms, the high computational efficiency of molecular integrals in solid harmonic bases unveiled in this paper may open an avenue for accelerating full quantum computing chemistry.
- Abstract（参考訳）: 角運動量の量子論におけるベクトルカップリングとベクトルアンカップリングスキームは、量子角運動量状態で作用するユニタリなクレブシュ・ゴルダン変換に対応し、それによってそれらの絡み合いの度合いを制御する。
この変換から量子角運動量を加えることは、量子角運動量の絡み合いの度合いを減らし、固体調和ガウス軌道(SHGO)の分子積分の単純かつ効果的な計算に繋がる。
古典的コンピュータでさえ、SHGOと分子核クーロン積分の評価におけるスピードアップ比は、高い角運動量量子数を持つ原子軌道に対して最大4桁までである。
したがって、量子系の絡み合いが小さくなればなるほど、シミュレーションが容易になり、SHGOの分子積分は量子コンピューティングに特に適していることが示される。
角運動量状態のClebsch-Gordan変換のユニタリおよびカスケードのために以前に開発された高効率量子回路は、量子化学においてユビキタスな2電子クーロン積分を効率的に計算するために固体調和系の微分および積規則に適用することができる。
このような量子回路と変分量子固有解法アルゴリズムを組み合わせることで、この論文で明らかになった固体調和基底における分子積分の高い計算効率は、完全な量子コンピューティング化学を加速するための道を開くかもしれない。
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