論文の概要: Simulating spin biology using a digital quantum computer: Prospects on a near-term quantum hardware emulator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.12986v1
- Date: Tue, 18 Jun 2024 18:09:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-22 00:28:02.781343
- Title: Simulating spin biology using a digital quantum computer: Prospects on a near-term quantum hardware emulator
- Title（参考訳）: ディジタル量子コンピュータを用いたスピン生物学のシミュレーション:短期量子ハードウェアエミュレータの展望
- Authors: Pedro H. Alvarez, Farhan T. Chowdhury, Luke D. Smith, Trevor J. Brokowski, Clarice D. Aiello, Daniel R. Kattnig, Marcos C. de Oliveira,
- Abstract要約: 我々はトロタライゼーションを利用してコヒーレントなラジカル対スピンダイナミクスをデジタルゲートベースの量子シミュレーションにマッピングする。
原型系の結合スピンダイナミクスを忠実に再現するのに十分である約15のトロッターステップを同定する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Understanding the intricate quantum spin dynamics of radical pair reactions is crucial for unraveling the underlying nature of chemical processes across diverse scientific domains. In this work, we leverage Trotterization to map coherent radical pair spin dynamics onto a digital gate-based quantum simulation. Our results demonstrated agreement between the idealized noiseless quantum circuit simulation and established master equation approaches for homogeneous radical pair recombination, identifying approximately 15 Trotter steps to be sufficient for faithfully reproducing the coupled spin dynamics of a prototypical system. By utilizing this computational technique to study the dynamics of spin systems of biological relevance, our findings underscore the potential of digital quantum simulation (DQS) of complex radical pair reactions and builds the groundwork towards more utilitarian investigations into their intricate reaction dynamics. We further investigate the effect of realistic error models on our DQS approach, and provide an upper limit for the number of Trotter steps that can currently be applied in the absence of error mitigation techniques before losing simulation accuracy to deleterious noise effects.
- Abstract（参考訳）: ラジカル対反応の複雑な量子スピンダイナミクスを理解することは、様々な科学領域にまたがる化学プロセスの基礎的な性質を明らかにするために重要である。
本研究では、トロタライゼーションを利用してコヒーレントなラジカル対スピンダイナミクスをデジタルゲートベースの量子シミュレーションにマッピングする。
その結果, 理想化されたノイズレス量子回路シミュレーションと, 均一なラジカル対組換えのためのマスター方程式アプローチの一致を実証し, 原型系の結合スピンダイナミクスを忠実に再現するのに十分な約15のトロッターステップを同定した。
この計算手法を用いて, 複雑なラジカル対反応のディジタル量子シミュレーション (DQS) の可能性を明らかにするとともに, 複雑な反応力学に関するより実用的な研究に向けての基礎を築いた。
さらに,DQS手法における現実的誤差モデルの効果について検討し,誤差軽減技術が存在しない場合に現在適用可能なトロッターステップ数に上限を与えて,シミュレーション精度を損なうことなく,ノイズ効果を抑える方法を提案する。
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