論文の概要: Full Band Structure Calculation of Semiconducting Materials on a Noisy Quantum Processor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.09122v1
- Date: Wed, 15 May 2024 06:35:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-16 14:16:04.831553
- Title: Full Band Structure Calculation of Semiconducting Materials on a Noisy Quantum Processor
- Title（参考訳）: ノイズ量子プロセッサを用いた半導体材料のフルバンド構造計算
- Authors: Shaobo Zhang, Akib Karim, Harry M. Quiney, Muhammad Usman,
- Abstract要約: 本稿では,量子系の全エネルギースペクトルを求めるために,量子方程式の最小化法を提案する。
我々は、2つのノイズモデル上での手法の性能を分析し、IBM量子プロセッサ上での手法を用いてバルクシリコンとガリウムアルセナイドの励起エネルギーを計算する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6327434138210095
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum chemistry is a promising application in the era of quantum computing since the unique effects of quantum mechanics that take exponential growing resources to simulate classically are controllable on quantum computers. Fermionic degrees of freedom can be encoded efficiently onto qubits and allow for algorithms such as the Quantum Equation-of-Motion method to find the entire energy spectrum of a quantum system. In this paper, we propose the Reduced Quantum Equation-of-Motion method by reducing the dimensionality of its generalized eigenvalue equation, which results in half the measurements required compared to the Quantum Equation-of-Motion method, leading to speed up the algorithm and less noise accumulation on real devices. In particular, we analyse the performance of our method on two noise models and calculate the excitation energies of a bulk Silicon and Gallium Arsenide using our method on an IBM quantum processor. Our method is fully robust to the uniform depolarizing error and we demonstrate that the selection of suitable atomic orbital complexity could increase the robustness of our algorithm under real noise. We also find that taking the average of multiple experiments tends towards the correct energies due to the fluctuations around the exact values. Such noise resilience of our approach could be used on current quantum devices to solve quantum chemistry problems.
- Abstract（参考訳）: 量子化学は量子コンピューティングの時代において有望な応用であり、量子力学の独特な効果は古典的に量子コンピュータ上で制御可能である。
フェルミオン自由度は量子ビットに効率よくエンコードすることができ、量子方程式-運動法のようなアルゴリズムで量子系のエネルギースペクトル全体を見つけることができる。
本稿では,一般化固有値方程式の次元性を低減し,量子方程式よりも要求される測定量を半分に減らし,アルゴリズムの高速化と実機での雑音蓄積の低減を図った。
特に,2つのノイズモデルにおける本手法の性能を解析し,IBM量子プロセッサを用いたバルクシリコンおよびガリウムアルセナイドの励起エネルギーを算出する。
提案手法は均一な偏極誤差に対して完全に頑健であり、適切な原子軌道の複雑さの選択は実雑音下でのアルゴリズムの堅牢性を高めることを実証する。
また、複数の実験の平均値を取ると、正確な値の回りのゆらぎにより、正しいエネルギーになる傾向がある。
この手法のノイズレジリエンスは、現在の量子デバイスで量子化学の問題を解決するために利用することができる。
関連論文リスト
- Power Characterization of Noisy Quantum Kernels [52.47151453259434]
一般化誤差が小さい場合でも,量子カーネル法は予測能力に乏しい。
我々は、量子計算にノイズの多い量子カーネル法を用いるために重要な警告を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-31T01:02:16Z) - Quantum Simulation of Dissipative Energy Transfer via Noisy Quantum
Computer [0.40964539027092917]
雑音の多いコンピュータ上でのオープン量子システムの力学をシミュレートする実用的な手法を提案する。
提案手法は,IBM-Q実機におけるゲートノイズを利用して,2量子ビットのみを用いて計算を行う。
最後に、トロッター展開を行う際の量子回路の深さの増大に対処するため、短期力学シミュレーションを拡張するために転送テンソル法(TTM)を導入した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-03T13:56:41Z) - Quantum benefit of the quantum equation of motion for the strongly
coupled many-body problem [0.0]
量子運動方程式 (quantum equation of motion, QEOM) はフェルミオン多体系の励起特性を計算するためのハイブリッド量子古典アルゴリズムである。
我々は、qEOMが要求される量子測定数の独立性により量子的利益を示すことを明らかに示している。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-18T22:10:26Z) - Recompilation-enhanced simulation of electron-phonon dynamics on IBM
Quantum computers [62.997667081978825]
小型電子フォノン系のゲートベース量子シミュレーションにおける絶対的資源コストについて考察する。
我々は、弱い電子-フォノン結合と強い電子-フォノン結合の両方のためのIBM量子ハードウェアの実験を行う。
デバイスノイズは大きいが、近似回路再コンパイルを用いることで、正確な対角化に匹敵する電流量子コンピュータ上で電子フォノンダイナミクスを得る。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-16T19:00:00Z) - Numerical Simulations of Noisy Quantum Circuits for Computational
Chemistry [51.827942608832025]
短期量子コンピュータは、小さな分子の基底状態特性を計算することができる。
計算アンサッツの構造と装置ノイズによる誤差が計算にどのように影響するかを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-31T16:33:10Z) - Simulating the Mott transition on a noisy digital quantum computer via
Cartan-based fast-forwarding circuits [62.73367618671969]
動的平均場理論(DMFT)は、ハバードモデルの局所グリーン関数をアンダーソン不純物のモデルにマッピングする。
不純物モデルを効率的に解くために、量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムが提案されている。
この研究は、ノイズの多いデジタル量子ハードウェアを用いたMott相転移の最初の計算を提示する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-10T17:32:15Z) - Model-Independent Error Mitigation in Parametric Quantum Circuits and
Depolarizing Projection of Quantum Noise [1.5162649964542718]
与えられたハミルトニアンの基底状態と低い励起を見つけることは、物理学の多くの分野において最も重要な問題の一つである。
Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) デバイス上の量子コンピューティングは、そのような計算を効率的に実行する可能性を提供する。
現在の量子デバイスは、今でも固有の量子ノイズに悩まされている。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-30T16:08:01Z) - The Cost of Improving the Precision of the Variational Quantum
Eigensolver for Quantum Chemistry [0.0]
様々な種類の誤差が変分量子固有解法(VQE)に与える影響について検討する。
ハイブリッド古典量子最適化の最適方法は、中間エネルギー評価においていくつかのノイズを許容することである。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-11-09T06:24:52Z) - Quantum algorithms for quantum dynamics: A performance study on the
spin-boson model [68.8204255655161]
量子力学シミュレーションのための量子アルゴリズムは、伝統的に時間進化作用素のトロッター近似の実装に基づいている。
変分量子アルゴリズムは欠かせない代替手段となり、現在のハードウェア上での小規模なシミュレーションを可能にしている。
量子ゲートコストが明らかに削減されているにもかかわらず、現在の実装における変分法は量子的優位性をもたらすことはありそうにない。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-09T18:00:05Z) - Numerical hardware-efficient variational quantum simulation of a soliton
solution [0.0]
ハードウェア効率の変動固有解器に特に注意を払う量子アルゴリズムの能力について論じる。
磁気相互作用間の微妙な相互作用は、磁気秩序の均一性を破壊するキラル状態の安定化を可能にする。
均一な磁気構造を正確に再現できる一方で、ハードウェア効率の良いアンサッツは、非コリニア磁気構造に詳細な記述を提供することが困難である。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-05-13T11:58:18Z) - Information Scrambling in Computationally Complex Quantum Circuits [56.22772134614514]
53量子ビット量子プロセッサにおける量子スクランブルのダイナミクスを実験的に検討する。
演算子の拡散は効率的な古典的モデルによって捉えられるが、演算子の絡み合いは指数関数的にスケールされた計算資源を必要とする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-01-21T22:18:49Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。