論文の概要: Chemistry Beyond the Scale of Exact Diagonalization on a Quantum-Centric Supercomputer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.05068v3
- Date: Sun, 13 Jul 2025 21:10:52 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-15 14:36:06.569092
- Title: Chemistry Beyond the Scale of Exact Diagonalization on a Quantum-Centric Supercomputer
- Title（参考訳）: 量子中心スーパーコンピュータにおける厳密な対角化のスケールを超えた化学
- Authors: Javier Robledo-Moreno, Mario Motta, Holger Haas, Ali Javadi-Abhari, Petar Jurcevic, William Kirby, Simon Martiel, Kunal Sharma, Sandeep Sharma, Tomonori Shirakawa, Iskandar Sitdikov, Rong-Yang Sun, Kevin J. Sung, Maika Takita, Minh C. Tran, Seiji Yunoki, Antonio Mezzacapo,
- Abstract要約: 普遍量子コンピュータは多種多様な量子システムをシミュレートすることができ、化学の電子構造は100量子ビットマークに関する困難な問題を提供する。
ここでは、電子構造シミュレーションのためのワークフローの本質的に量子成分以外の全てをオフロードするために古典的分散コンピューティングを用いることを実証する。
以上の結果から, 量子中心超計算アーキテクチャは, 現在の誤差率において, 正確な対角化を許容できる大きさを超える化学問題に対処できる可能性が示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.562863293556441
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A universal quantum computer can simulate diverse quantum systems, with electronic structure for chemistry offering challenging problems for practical use cases around the hundred-qubit mark. While current quantum processors have reached this size, deep circuits and large number of measurements lead to prohibitive runtimes for quantum computers in isolation. Here, we demonstrate the use of classical distributed computing to offload all but an intrinsically quantum component of a workflow for electronic structure simulations. Using a Heron superconducting processor and the supercomputer Fugaku, we simulate the ground-state dissociation of N$_2$ and the [2Fe-2S] and [4Fe-4S] clusters, with circuits up to 77 qubits and 10,570 gates. The proposed algorithm processes quantum samples to produce upper bounds for the ground-state energy and sparse approximations to the ground-state wavefunctions. Our results suggest that, for current error rates, a quantum-centric supercomputing architecture can tackle challenging chemistry problems beyond sizes amenable to exact diagonalization.
- Abstract（参考訳）: 普遍量子コンピュータは、多種多様な量子システムをシミュレートすることができ、化学のための電子構造は、100量子ビットのマークに関する実用的なユースケースに挑戦的な問題をもたらす。
現在の量子プロセッサはこのサイズに達したが、ディープ回路と多数の測定値が、量子コンピュータを分離して禁止するランタイムに繋がる。
ここでは、電子構造シミュレーションのためのワークフローの本質的に量子成分以外の全てをオフロードするために古典的分散コンピューティングを用いることを実証する。
N$_2$と[2Fe-2S]と[4Fe-4S]クラスターの基底状態の解離をヘロン超伝導プロセッサとスーパーコンピュータの普学を用いてシミュレートする。
提案アルゴリズムは量子サンプルを処理し、基底状態エネルギーの上界と基底状態波動関数へのスパース近似を生成する。
以上の結果から, 量子中心超計算アーキテクチャは, 現在の誤差率において, 正確な対角化を許容できる大きさを超える化学問題に対処できる可能性が示唆された。
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