論文の概要: Efficient simulation of quantum chemistry problems in an enlarged basis set

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.04432v1
• Date: Fri, 5 Jul 2024 11:27:09 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-08 13:40:23.421391
• Title: Efficient simulation of quantum chemistry problems in an enlarged basis set
• Title（参考訳）: 拡張基底集合における量子化学問題の効率的なシミュレーション
• Authors: Maxine Luo, J. Ignacio Cirac,
• Abstract要約: 本稿では,量子化学問題の力学をシミュレートする量子アルゴリズムを提案する。 各トロッターステップに新しいキュービットを追加し、拡張されたシステムにおけるダイナミクスのよりシンプルな実装を可能にする。 アプローチの鍵となる要素は、拡張系における単純で対角的なハミルトニアンを元のハミルトニアンに写像する等距離である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3683202928838613
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a quantum algorithm to simulate the dynamics in quantum chemistry problems. It is based on adding fresh qubits at each Trotter step, which enables a simpler implementation of the dynamics in the extended system. After each step, the extra qubits are recycled, so that the whole process accurately approximates the correct unitary evolution. A key ingredient of the approach is an isometry that maps a simple, diagonal Hamiltonian in the extended system to the original one. We give a procedure to compute this isometry, while minimizing the number of extra qubits required. We estimate the error at each time step, as well as the number of gates, which scales as $O(N^2)$, where $N$ is the number of orbitals. We illustrate our results with two examples: the Hydrogen chain and the FeMoCo molecule. In the Hydrogen chain we observe that the error scales in the same way as the Trotter error. For FeMoCo, we estimate the number of gates in a fault-tolerant setup.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,量子化学問題の力学をシミュレートする量子アルゴリズムを提案する。 各トロッターステップに新しいキュービットを追加し、拡張されたシステムにおけるダイナミクスのよりシンプルな実装を可能にする。 各ステップの後、余剰量子ビットはリサイクルされ、プロセス全体が正しいユニタリ進化を正確に近似する。 アプローチの鍵となる要素は、拡張系における単純で対角的なハミルトニアンを元のハミルトニアンに写像する等距離である。 このアイソメトリを計算し、必要な余分な量子ビットの数を最小化する。 我々は、各時間ステップにおける誤差と、O(N^2)$とスケールするゲートの数とを推定する。 この結果は水素鎖とFeMoCo分子の2つの例で紹介する。 水素鎖では、誤差はトロッター誤差と同じ方法でスケールする。 FeMoCoの場合、耐故障性の設定におけるゲートの数を推定する。

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