論文の概要: Quantum nuclear dynamics on a distributed set of ion-trap quantum computing systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.05197v1
- Date: Fri, 7 Jun 2024 18:27:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-11 22:45:56.364941
- Title: Quantum nuclear dynamics on a distributed set of ion-trap quantum computing systems
- Title（参考訳）: 分散型イオントラップ量子コンピューティングシステムにおける量子核動力学
- Authors: Anurag Dwivedi, A. J. Rasmusson, Philip Richerme, Srinivasan S. Iyengar,
- Abstract要約: 我々は、共有陽子の量子ウェーブレットダイナミクスを研究するために、IonQ 11量子ビットトラップイオン量子コンピュータ、Harmonyを使用する。
また、分散量子コンピューティングの化学力学問題への最初の応用も提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum nuclear dynamics with wavepacket time-evolution is classically intractable and viewed as a promising avenue for quantum information processing. Here, we use an IonQ 11-qubit trapped-ion quantum computer, Harmony, to study the quantum wavepacket dynamics of a shared-proton within a short-strong hydrogen-bonded system. We also provide the first application of distributed quantum computing for chemical dynamics problems, where the distributed set of quantum processes is constructed using a tensor network formalism. For a range of initial states, we experimentally drive the ion-trap system to emulate the quantum nuclear wavepacket as it evolves along the potential surface generated from electronic structure. Following the experimental creation of the nuclear wavepacket, we extract measurement observables such as its time-dependent spatial projection and its characteristic vibrational frequencies to good agreement with classical results. Vibrational eigenenergies obtained from quantum computational are in agreement with those obtained from classical simulations to within a fraction of a kcal/mol, thus suggesting chemical accuracy. Our approach opens a new paradigm for studying the quantum chemical dynamics and vibrational spectra of molecules and also provides the first demonstration for parallel quantum computation on a distributed set of ion-trap quantum computers.
- Abstract（参考訳）: ウェーブパケットの時間進化を伴う量子核動力学は古典的に難解であり、量子情報処理のための有望な道と見なされている。
ここでは、IonQ 11量子ビットトラップイオン量子コンピュータであるHarmonyを用いて、短弦水素結合系における共有陽子の量子ウェーブレットダイナミクスを研究する。
また、分散量子コンピューティングを化学力学問題に適用し、テンソルネットワーク形式を用いて分散量子プロセスの集合を構築した。
初期状態では、電子構造から生じるポテンシャル面に沿って進化する量子核波束をエミュレートするために、イオントラップ系を実験的に駆動する。
核波束を実験的に作成した後, 時間依存性の空間射影や特性振動周波数などの観測可能な物質を抽出し, 古典的な結果とよく一致した。
量子計算から得られる振動エネルギーは、古典的なシミュレーションから得られたエネルギーとkcal/molのごく一部の範囲で一致しており、化学的精度が示唆される。
提案手法は,分子の量子化学力学と振動スペクトルを研究するための新しいパラダイムを開き,また,分散イオントラップ量子コンピュータ上での並列量子計算の初めての実証も提供する。
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