論文の概要: Quantum-centric strong and dynamical electron correlation: A resource-efficient second-order $N$-electron valence perturbation theory formulation for near-term quantum devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.15422v1
• Date: Fri, 24 May 2024 10:37:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-27 14:52:03.858703
• Title: Quantum-centric strong and dynamical electron correlation: A resource-efficient second-order $N$-electron valence perturbation theory formulation for near-term quantum devices
• Title（参考訳）: 量子中心の強い電子相関と動的電子相関:近距離量子デバイスに対するリソース効率の2次$N$電子価摂動理論の定式化
• Authors: Aaron Fitzpatrick, N. Walter Talarico, Roberto Di Remigio Eikås, Stefan Knecht,
• Abstract要約: 本稿では, 短期量子デバイスにおけるStrongly-Contracted $N$-Electron Valence Perturbation Theory (SC-NEVPT2) の高効率実装について述べる。
• 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: We present a measurement-cost efficient implementation of Strongly-Contracted $N$-Electron Valence Perturbation Theory (SC-NEVPT2) for use on near-term quantum devices. At the heart of our algorithm we exploit the properties of adaptive Informationally Complete positive operator valued measures (IC-POVMs) to recycle the measurement outcomes from a ground state energy estimation on a quantum device to reconstruct the matrix elements of the three- and four-body reduced density matrices for use in a subsequent CPU-driven NEVPT2 calculation. The proposed scheme is capable of producing results in good agreement with corresponding conventional NEVPT2 simulations, while significantly reducing the cost of quantum measurements and allowing for embarrassingly parallel estimations of higher-order RDMs in classical post-processing. Our scheme shows favourable scaling of the total number of shots with respect to system size. This paves the way for routine inclusion of dynamic electron correlation effects in hybrid quantum-classical computing pipelines.
• Abstract（参考訳）: 本稿では, 短期量子デバイスにおけるStrongly-Contracted $N$-Electron Valence Perturbation Theory (SC-NEVPT2) の高効率実装について述べる。 我々は,適応型情報完全正作用素値測定(IC-POVMs)の特性を利用して,量子デバイス上での基底状態エネルギー推定の結果をリサイクルし,その後のCPU駆動型NEVPT2計算に使用する3体および4体還元密度行列の行列要素を再構成する。 提案手法は,従来のNEVPT2シミュレーションとよく一致した結果が得られるとともに,量子計測のコストを大幅に削減し,古典的後処理における高次RDMの恥ずかしい並列推定を可能にする。 提案手法は,システムサイズに関して,撮影回数のスケールアップに好適であることを示す。 これは、ハイブリッド量子古典計算パイプラインにおける動的電子相関効果の定期的な包含方法である。

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