論文の概要: Quantum Computing for Phonon Scattering Effects on Thermal Conductivity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.15808v2
• Date: Sun, 28 Jul 2024 16:09:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-30 20:31:59.694106
• Title: Quantum Computing for Phonon Scattering Effects on Thermal Conductivity
• Title（参考訳）: 熱伝導率に及ぼすフォノン散乱効果の量子計算
• Authors: Xiangjun Tan,
• Abstract要約: マルチフォノン散乱法は材料の熱伝導率に大きな影響を及ぼす。 本研究では,これらの課題に対処するための量子シミュレーションの可能性を検討する。 ボソニック作用素を用いてフォック空間内にシステムを構築し、量子計算に適したパウリ作用素の和に変換する。
• 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: Recent investigations have demonstrated that multi-phonon scattering processes substantially influence the thermal conductivity of materials, posing significant computational challenges for classical simulations as the complexity of phonon modes escalates. This study examines the potential of quantum simulations to address these challenges, utilizing Noisy Intermediate Scale Quantum era (NISQ) quantum computational capabilities and quantum error mitigation techniques to optimize thermal conductivity calculations. Employing the Variational Quantum Eigensolver (VQE) algorithm, we simulate phonon-phonon contributions based on the Boltzmann Transport Equation (BTE). Our methodology involves mapping multi-phonon scattering systems to fermionic spin operators, necessitating the creation of a customized ansatz to balance circuit accuracy and depth. We construct the system within Fock space using bosonic operators and transform the Hamiltonian into the sum of Pauli operators suitable for quantum computation. By addressing the impact of depolarization and non-unitary noise effects, we benchmark the noise influence and implement error mitigation strategies to develop a more efficient model for quantum simulations in the NISQ era.
• Abstract（参考訳）: 近年の研究では、複数のフォノン散乱過程が材料の熱伝導率に大きく影響を与え、フォノンモードの複雑さがエスカレートするにつれて、古典的なシミュレーションにおいて重要な計算課題が生じることが示されている。 本研究では,これらの課題に対処するための量子シミュレーションの可能性について検討し,ノイズ中間スケール量子時代(NISQ)量子計算能力と熱伝導率計算を最適化するための量子誤差緩和技術を用いて検討した。 変分量子固有解法(VQE)アルゴリズムを用いて,ボルツマン輸送方程式(BTE)に基づくフォノン-フォノンの寄与をシミュレートする。 提案手法では,マルチフォノン散乱系をフェミオンスピン演算子にマッピングし,回路精度と深さのバランスをとるために,カスタマイズアンザッツを作成する必要がある。 ボソニック作用素を用いてフォック空間内にシステムを構築し、量子計算に適したパウリ作用素の和に変換する。 脱分極と非単体雑音の影響に対処することにより、ノイズの影響をベンチマークし、誤差軽減戦略を実装し、NISQ時代の量子シミュレーションのより効率的なモデルを開発する。

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