論文の概要: High ground state overlap via quantum embedding methods
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.01940v1
- Date: Sun, 4 Aug 2024 06:29:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-06 17:51:14.408076
- Title: High ground state overlap via quantum embedding methods
- Title（参考訳）: 量子埋め込み法による高基底状態重なり合い
- Authors: Mihael Erakovic, Freek Witteveen, Dylan Harley, Jakob Günther, Moritz Bensberg, Oinam Romesh Meitei, Minsik Cho, Troy Van Voorhis, Markus Reiher, Matthias Christandl,
- Abstract要約: 量子埋め込みの文脈における誘導状態の準備について検討する。
本研究では, 量子位相推定を行うために, 平均場状態が目標状態と十分に重なり合うことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8300641557130035
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum computers can accurately compute ground state energies using phase estimation, but this requires a guiding state which has significant overlap with the true ground state.For large molecules and extended materials, it becomes difficult to find guiding states with good ground state overlap for growing molecule sizes. Additionally, the required number of qubits and quantum gates may become prohibitively large. One approach for dealing with these challenges is to use a quantum embedding method, which allows a reduction to one or multiple smaller quantum cores embedded in a larger quantum region. In such situations it is unclear how the embedding method affects the hardness of constructing good guiding states. In this work, we therefore investigate the preparation of guiding states in the context of quantum embedding methods. We extend previous work on quantum impurity problems, a framework in which we can rigorously analyze the embedding of a subset of orbitals. While there exist results for optimal active orbital space selection in terms of energy minimization, we rigorously demonstrate how the same principles can be used to define selected orbital spaces for state preparation in terms of the overlap with the ground state. Moreover, we perform numerical studies of molecular systems relevant to biochemistry, one field in which quantum embedding methods are required due to the large size of biomacromolecules such as proteins and nucleic acids. We investigate two different embedding strategies which can exhibit qualitatively different orbital entanglement. In all cases we demonstrate that the easy-to-obtain mean-field state will have a sufficiently high overlap with the target state to perform quantum phase estimation.
- Abstract（参考訳）: 量子コンピュータは位相推定を用いて基底状態エネルギーを正確に計算できるが、これは真の基底状態と大きな重なりを持つ誘導状態を必要とする。
さらに、必要となる量子ビットと量子ゲートの数は、禁止的に大きくなる可能性がある。
これらの課題に対処するための1つのアプローチは、より大きな量子領域に埋め込まれた1つまたは複数の小さな量子コアへの還元を可能にする量子埋め込み法を使用することである。
このような状況下では, 埋込法が優れた案内状態を構築する際の硬さにどのように影響するかは明らかでない。
そこで本研究では,量子埋め込みの文脈における状態の導出について検討する。
我々は、軌道のサブセットの埋め込みを厳密に分析できるフレームワークである量子不純物問題に関する以前の研究を拡張した。
エネルギー最小化の観点からは、最適な能動軌道空間選択の結果は存在するが、基底状態との重なり合いの観点から、選択された軌道空間を定義するために、同じ原理をいかに利用できるかを厳密に実証する。
さらに,タンパク質や核酸などの生体高分子の量が大きいため,量子埋め込み法が必要とされる分野である生化学に関連する分子系の数値的研究を行う。
定性的異なる軌道エンタングルメントを示す2つの異なる埋め込み戦略について検討する。
いずれの場合も、容易に観測できる平均場状態は、量子位相推定を行うためにターゲット状態と十分に重なることが示される。
関連論文リスト
- Quantum data learning for quantum simulations in high-energy physics [55.41644538483948]
本研究では,高エネルギー物理における量子データ学習の実践的問題への適用性について検討する。
我々は、量子畳み込みニューラルネットワークに基づくアンサッツを用いて、基底状態の量子位相を認識できることを数値的に示す。
これらのベンチマークで示された非自明な学習特性の観察は、高エネルギー物理学における量子データ学習アーキテクチャのさらなる探求の動機となる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-29T18:00:01Z) - Catalytic and asymptotic equivalence for quantum entanglement [44.99833362998488]
多くのコピーの絡み合う操作は、ノイズの多い状態から非常に絡み合った純粋な状態を可能にする。
本研究では, 絡み合った触媒を用いることで, 蒸留可能な量子状態の単項蒸留速度を向上できないことを示す。
本研究は, 絡み合った状態の触媒および状態変換の能力と限界を包括的に把握するものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-05T12:57:59Z) - Quantum bistability in the hyperfine ground state of atoms [0.0]
光学キャビティ中の原子が1次散逸相転移を示すことを示す。
これらの状態には、原子の超微細基底状態と電磁場モードのコヒーレント状態が含まれる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-03T12:42:50Z) - Sparse random Hamiltonians are quantumly easy [105.6788971265845]
量子コンピュータの候補は、量子システムの低温特性をシミュレートすることである。
本稿は、ほとんどのランダムハミルトニアンに対して、最大混合状態は十分に良い試行状態であることを示す。
位相推定は、基底エネルギーに近いエネルギーの状態を効率的に生成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-02-07T10:57:36Z) - Quantum Davidson Algorithm for Excited States [42.666709382892265]
基底状態と励起状態の両方に対処するために量子クリロフ部分空間(QKS)法を導入する。
固有状態の残余を使ってクリロフ部分空間を拡大し、コンパクトな部分空間を定式化し、正確な解と密接に一致させる。
量子シミュレータを用いて、様々なシステムの励起状態特性を探索するために、新しいQDavidsonアルゴリズムを用いる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-22T15:03:03Z) - Entanglement catalysis for quantum states and noisy channels [41.94295877935867]
量子通信における絡み合いの性質とその役割について検討する。
バイパルタイト純状態間の変換については、普遍触媒の存在を証明している。
さらに、ノイズの多い量子チャネルを介して確立できる一重項の数を推定する方法も開発している。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-10T18:36:25Z) - Determining ground-state phase diagrams on quantum computers via a
generalized application of adiabatic state preparation [61.49303789929307]
我々は、状態準備のために局所的な断熱ランプを使用して、時間的進化を通じて量子コンピュータ上の基底状態位相図を直接計算することができる。
我々は,IBMの量子マシンを用いて,二つのサイトシステムと3つのサイトシステムの両方の正確な位相図を計算できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-08T23:59:33Z) - Quantifying the difference between many-body quantum states [0.0]
情報理論の新しい手法である重み付き距離を導入する。
彼らは多くの粒子の2つの量子状態の区別がいかに難しいかを定量化する。
それらは、複雑な量子デバイスの理論的性能と実験的な性能の両方を評価するのに使うことができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-10T12:10:09Z) - A state-averaged orbital-optimized hybrid quantum-classical algorithm
for a democratic description of ground and excited states [0.0]
ノイズ中規模量子(NISQ)時代には、化学から電子構造問題を解くことは「キラー応用」と見なされている。
本稿では,2つのアルゴリズムを組み合わせた「状態平均軌道-d変分分解器」(SA-OO-VQE)を提案する。
両アルゴリズムを融合させることで、分子の円錐交叉を記述するために必要な条件を満たすことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-23T23:27:51Z) - Identification of molecular quantum states using phase-sensitive forces [0.0]
状態依存力を用いた分子状態検出のための拡張量子プロトコルを実証する。
我々のアプローチは、単一の原子および分子イオンに適用される基準と信号力の干渉に基づいている。
この位相情報を用いて、高密度分子エネルギー準位構造に埋め込まれた状態を特定し、状態から状態への非弾性散乱過程を監視する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-11T04:52:48Z) - Preparation of a superposition of squeezed coherent states of a cavity
field via coupling to a superconducting charge qubit [0.0]
マイクロキャビティにおける超伝導量子ビットの文脈における非古典状態の生成問題について論じる。
これらの量子状態を作るための鍵となる要素は、可変ゲート電圧とSQUIDに適用される古典磁場である。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-20T18:06:47Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。