論文の概要: Simulating open-system molecular dynamics on analog quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.17819v1
• Date: Thu, 25 Jul 2024 07:15:33 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-26 14:57:54.011476
• Title: Simulating open-system molecular dynamics on analog quantum computers
• Title（参考訳）: アナログ量子コンピュータにおける開系分子動力学のシミュレーション
• Authors: V. C. Olaya-Agudelo, B. Stewart, C. H. Valahu, R. J. MacDonell, M. J. Millican, V. G. Matsos, F. Scuccimarra, T. R. Tan, I. Kassal,
• Abstract要約: アナログ量子シミュレータは開分子系をシミュレートできることを示す。 特に, 混成核子 (MQB) を用いたイオンシミュレータは, 幅広い縮合相の分子をシミュレートできることを示した。
• 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: Interactions of molecules with their environment influence the course and outcome of almost all chemical reactions. However, classical computers struggle to accurately simulate complicated molecule-environment interactions because of the steep growth of computational resources with both molecule size and environment complexity. Therefore, many quantum-chemical simulations are restricted to isolated molecules, whose dynamics can dramatically differ from what happens in an environment. Here, we show that analog quantum simulators can simulate open molecular systems by using the native dissipation of the simulator and injecting additional controllable dissipation. By exploiting the native dissipation to simulate the molecular dissipation -- rather than seeing it as a limitation -- our approach enables longer simulations of open systems than are possible for closed systems. In particular, we show that trapped-ion simulators using a mixed qudit-boson (MQB) encoding could simulate molecules in a wide range of condensed phases by implementing widely used dissipative processes within the Lindblad formalism, including pure dephasing and both electronic and vibrational relaxation. The MQB open-system simulations require significantly fewer additional quantum resources compared to both classical and digital quantum approaches.
• Abstract（参考訳）: 分子と環境の相互作用は、ほとんど全ての化学反応の過程と結果に影響を与える。 しかし、古典的なコンピュータは、分子の大きさと環境の複雑さの両方で計算資源の急激な成長のため、複雑な分子環境相互作用を正確にシミュレートするのに苦労している。 したがって、多くの量子化学シミュレーションは孤立した分子に制限されており、その分子は環境内で起こるものとは大きく異なる。 ここでは、アナログ量子シミュレーターが、シミュレータのネイティブな散逸を利用して、さらに制御可能な散逸を注入することにより、開分子系をシミュレートできることを示す。 自然散逸を利用して分子の散逸をシミュレートし、それを制限と見なすのではなく、我々のアプローチは閉系よりも長い開系のシミュレーションを可能にします。 特に,kudit-boson (MQB)エンコーディングを用いた捕捉イオンシミュレータは,リンドブラッド形式論において広く用いられている散逸過程を実装し,電子的および振動的緩和を両立させることにより,幅広い縮合相の分子をシミュレートできることを示した。 MQBのオープンシステムシミュレーションは、古典的およびデジタル的量子アプローチと比較して、大幅に少ない量子資源を必要とする。

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