論文の概要: Towards quantum utility for NMR quantum simulation on a NISQ computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.17548v1
- Date: Fri, 26 Apr 2024 17:22:24 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-29 12:25:41.809494
- Title: Towards quantum utility for NMR quantum simulation on a NISQ computer
- Title（参考訳）: NISQコンピュータにおけるNMR量子シミュレーションのための量子ユーティリティ
- Authors: Artemiy Burov, Oliver Nagl, Clément Javerzac-Galy,
- Abstract要約: 核磁気共鳴(NMR)実験を模擬するための雑音型中間スケール量子デバイスの適用について検討する。
最大11スピン、合計47原子の関連分子上での陽子NMRスペクトルのシミュレーション結果を示し、実際のNMR実験と比較する。
現在の制限にもかかわらず、同様のアプローチが最終的に量子ユーティリティーのケースにつながることが示される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: While the recent demonstration of accurate computations of classically intractable simulations on noisy quantum processors brings quantum advantage closer, there is still the challenge of demonstrating it for practical problems. Here we investigate the application of noisy intermediate-scale quantum devices for simulating nuclear magnetic resonance (NMR) experiments in the high-field regime. In this work, the NMR interactions are mapped to a quantum device via a product formula with minimal resource overhead, an approach that we discuss in detail. Using this approach, we show the results of simulations of liquid-state proton NMR spectra on relevant molecules with up to 11 spins, and up to a total of 47 atoms, and compare them with real NMR experiments. Despite current limitations, we show that a similar approach will eventually lead to a case of quantum utility, a scenario where a practically relevant computational problem can be solved by a quantum computer but not by conventional means. We provide an experimental estimation of the amount of quantum resources needed for solving larger instances of the problem with the presented approach. The polynomial scaling we demonstrate on real processors is a foundational step in bringing practical quantum computation closer to reality.
- Abstract（参考訳）: 最近のノイズ量子プロセッサにおける古典的に難解なシミュレーションの正確な計算の実証は、量子優位性に近づきつつあるが、実際的な問題に対してそれを実証することは依然として困難である。
本稿では、高磁場状態下での核磁気共鳴(NMR)実験をシミュレーションするためのノイズのある中間スケール量子デバイスの適用について検討する。
この研究では、NMR相互作用は最小のリソースオーバーヘッドを持つ積公式によって量子デバイスにマッピングされる。
このアプローチを用いて、最大11個のスピンを持つ関連分子と47個の原子からなる液体プロトンNMRスペクトルのシミュレーション結果を示し、実際のNMR実験と比較する。
現在の制限にもかかわらず、同様のアプローチが最終的に量子ユーティリティーのケースに繋がることを示す。これは、実際に関連する計算問題を量子コンピュータによって解決できるが、従来の方法では解決できないシナリオである。
本稿では,提案手法を用いて,より大規模な問題を解くのに必要な量子リソースの量を実験的に推定する。
私たちが実プロセッサで示した多項式スケーリングは、実用的な量子計算を現実に近づける基本的なステップである。
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