論文の概要: Applications and resource estimates for open system simulation on a quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.06281v1
- Date: Mon, 10 Jun 2024 14:00:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-11 13:48:16.011004
- Title: Applications and resource estimates for open system simulation on a quantum computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおけるオープンシステムシミュレーションの応用と資源推定
- Authors: Evgeny Mozgunov,
- Abstract要約: 完全制御可能なオープンシステム量子シミュレータの応用について検討する。
具体的な計算問題を2つ紹介する。
安価な量子コンピュータシミュレーションを使用すれば、材料1つあたり200万ドルを節約できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We study applications of a fully controllable open system quantum simulator. A universal quantum computer can realize such a simulator, and some classical methods can also approximate it. We introduce two concrete computational problems, such that finding their solution would have direct scientific or industrial utility. The scientific utility is exemplified by a computation of nonequilibrium behavior of Ca$_3$Co$_2$O$_6$, which has been studied in the costly MagLab experiments. Specifically, an order of \$2M per material can be saved if an affordable quantum computer simulation is used to screen the materials before sending them to MagLab. For industrial utility, we develop a methodology that allows researchers of various backgrounds to estimate the economic value of an emerging technology consistently. We then apply our approach to the applications of materials with a Metal-Insulator Transition. These materials have not been used commercially yet, but many potential applications, including alternative transistors, neuromorphic computing, and smart windows, amount in total to \$20M for the entire material search performed on a quantum computer. We provide zeroth-order resource estimates for both algorithms on superconducting qubit hardware, finding that simulating long-lifetime nonequilibrium effects presents a new challenge for quantum simulators. Finally, we introduce planted solution problems and their obfuscated versions to test the capabilities of the future quantum device. The intended use of those problems is to match the size of application benchmarks so that solving one guarantees the ability to solve the other.
- Abstract（参考訳）: 完全制御可能なオープンシステム量子シミュレータの応用について検討する。
普遍量子コンピュータはそのようなシミュレータを実現することができ、いくつかの古典的手法もそれを近似することができる。
2つの具体的な計算問題を導入し、その解の発見が直接科学的または工業的有用性を持つことを示した。
この科学的効用は、高価なMagLab実験で研究されているCa$_3$Co$_2$O$_6$の非平衡挙動の計算によって実証される。
具体的には、MagLabに送信する前に、手頃な価格の量子コンピュータシミュレーションを使用して材料をスクリーニングする場合、材料当たり200万ドルを節約できる。
産業利用のために,先進技術の経済価値を継続的に推定する手法を開発した。
次に,金属絶縁体遷移を用いた材料への応用について述べる。
これらの材料はまだ商業的に使われていないが、代替トランジスタ、ニューロモルフィックコンピューティング、スマートウインドウなど、量子コンピュータ上で実行される物質探索全体の合計で合計で2000万ドルにのぼる多くの潜在的な応用がある。
超伝導量子ビットハードウェア上での両アルゴリズムの0階次資源推定を行い、長寿命非平衡効果のシミュレーションが量子シミュレータに新たな課題をもたらすことを発見した。
最後に、将来の量子デバイスの性能をテストするために、植民されたソリューション問題とその難解なバージョンを紹介する。
これらの問題の意図された利用は、アプリケーションベンチマークのサイズを一致させることで、一方の解決がもう一方の解決能力を保証することである。
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