論文の概要: Quantum Simulations of Chemistry in First Quantization with any Basis Set
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.03145v3
- Date: Tue, 11 Mar 2025 22:06:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-13 15:34:51.814887
- Title: Quantum Simulations of Chemistry in First Quantization with any Basis Set
- Title（参考訳）: 基底集合をもつ第一量子化における化学の量子シミュレーション
- Authors: Timothy N. Georges, Marius Bothe, Christoph Sünderhauf, Bjorn K. Berntson, Róbert Izsák, Aleksei V. Ivanov,
- Abstract要約: 本稿では, 基底集合を用いた第1量子化法において, 一般基底状態化学問題の解法を提案する。
分子軌道に対するトフォリカウントの高速化と、二重平面波を用いた等級改善を実現した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Quantum computation of the energy of molecules and materials is one of the most promising applications of fault-tolerant quantum computers. Practical applications require development of quantum algorithms with reduced resource requirements. Previous work has mainly focused on quantum algorithms where the Hamiltonian is represented in second quantization with compact basis sets while existing methods in first quantization are limited to a grid-based basis. In this work, we present a new method to solve the generic ground-state chemistry problem in first quantization using any basis set. We achieve asymptotic speedup in Toffoli count for molecular orbitals, and orders of magnitude improvement using dual plane waves as compared to the second quantization counterparts. In some instances, our approach provides similar or even lower resources compared to previous first quantization plane wave algorithms that, unlike our approach, avoids the loading of the classical data. The developed methodology can be applied to variety of applications, where the matrix elements of a first quantized Hamiltonian lack simple circuit representation.
- Abstract（参考訳）: 分子や物質のエネルギーの量子計算は、フォールトトレラント量子コンピュータの最も有望な応用の1つである。
現実的な応用には、リソース要求を減らした量子アルゴリズムの開発が必要である。
これまでの研究は主に量子アルゴリズムに重点を置いており、ハミルトニアンはコンパクトな基底集合を持つ第2量子化で表され、一方、第1量子化における既存の手法はグリッドベースの基底に制限されている。
本研究では,任意の基底集合を用いた第1量子化における一般基底状態化学問題の解法を提案する。
分子軌道のトフォリ数における漸近的高速化と、第二量子化法と比較して双対平面波による等級改善を実現する。
いくつかのケースでは、我々のアプローチと異なり、従来のデータのロードを回避している、以前の第1量子化平面波動アルゴリズムと同じような、あるいは低いリソースを提供する。
開発された手法は、第1量子化ハミルトンの行列要素が単純な回路表現を欠いている様々な応用に適用できる。
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