論文の概要: Crossing The Gap Using Variational Quantum Eigensolver: A Comparative Study
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.11687v2
- Date: Sat, 15 Jun 2024 15:07:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-19 04:28:22.387802
- Title: Crossing The Gap Using Variational Quantum Eigensolver: A Comparative Study
- Title（参考訳）: 変量量子固有解器を用いたギャップの交差:比較研究
- Authors: I-Chi Chen, Nouhaila Innan, Suman Kumar Roy, Jason Saroni,
- Abstract要約: 分子の励起状態を調べるために、変量量子固有溶媒 (VQE) が開発された。
本稿では,変分量子デフレレーション(VQD)法とサブスペース探索変分量子固有解法(SSVQE)法の比較を行った。
本稿では、Folded Spectrum VQE (FS-VQE) とVQDまたはSSVQEを組み合わせ、高励起状態の探索を可能にする新しいアプローチを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Within the evolving domain of quantum computational chemistry, the Variational Quantum Eigensolver (VQE) has been developed to explore not only the ground state but also the excited states of molecules. In this study, we compare the performance of Variational Quantum Deflation (VQD) and Subspace-Search Variational Quantum Eigensolver (SSVQE) methods in determining the low-lying excited states of $LiH$. Our investigation reveals that while VQD exhibits a slight advantage in accuracy, SSVQE stands out for its efficiency, allowing the determination of all low-lying excited states through a single parameter optimization procedure. We further evaluate the effectiveness of optimizers, including Gradient Descent (GD), Quantum Natural Gradient (QNG), and Adam optimizer, in obtaining $LiH$'s first excited state, with the Adam optimizer demonstrating superior efficiency in requiring the fewest iterations. Moreover, we propose a novel approach combining Folded Spectrum VQE (FS-VQE) with either VQD or SSVQE, enabling the exploration of highly excited states. We test the new approaches for finding all three $H_4$'s excited states. Folded Spectrum SSVQE (FS-SSVQE) can find all three highly excited states near $-1.0$ Ha with only one optimizing procedure, but the procedure converges slowly. In contrast, although Folded spectrum VQD (FS-VQD) gets highly excited states with individual optimizing procedures, the optimizing procedure converges faster.
- Abstract（参考訳）: 量子化学の進化領域の中で、変分量子固有解法(VQE)は基底状態だけでなく分子の励起状態も探索するために開発された。
本研究では,変分量子デフレレーション(VQD)法とサブスペース探索変分量子固有解法(SSVQE)法を比較し,LiH$の低い励起状態を決定する。
我々の研究は、VQDは精度においてわずかに有利であるが、SSVQEはその効率を際立っており、単一のパラメータ最適化手順によって全ての低励起状態を決定することができることを示した。
我々はさらに、最少繰り返しを必要とする場合に優れた効率性を示すAdamオプティマイザを用いて、LiH$の最初の励起状態を得る際に、グラディエント・ディクチュア(GD)、量子自然グラディエント(QNG)、アダム・オプティマイザ(Adam Optimizationr)などのオプティマイザの有効性を評価する。
さらに、Folded Spectrum VQE (FS-VQE) とVQDまたはSSVQEを組み合わせ、高励起状態の探索を可能にする新しいアプローチを提案する。
我々は3つのH_4$の励起状態を見つけるための新しいアプローチをテストする。
Folded Spectrum SSVQE (FS-SSVQE) は、1つの最適化手順しか持たない$-1.0$Ha付近で3つの高励起状態を見つけることができるが、手順は緩やかに収束する。
対照的に、Folded spectrum VQD (FS-VQD) は個々の最適化手順で高い励起状態を得るが、最適化手順はより速く収束する。
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