論文の概要: Quantum Computation of Electronic Structure with Projector Augmented-Wave Method and Plane Wave Basis Set
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.03159v1
- Date: Tue, 6 Aug 2024 12:56:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-07 14:07:58.189363
- Title: Quantum Computation of Electronic Structure with Projector Augmented-Wave Method and Plane Wave Basis Set
- Title（参考訳）: プロジェクタ拡張波法と平面波基底セットによる電子構造の量子計算
- Authors: Aleksei V. Ivanov, Andrew Patterson, Marius Bothe, Christoph Sünderhauf, Bjorn K. Berntson, Jens Jørgen Mortensen, Mikael Kuisma, Earl Campbell, Róbert Izsák,
- Abstract要約: 本稿では,エネルギーの量子計算のための平面波を用いたPAWの実装について述べる。
ダイヤモンド中の窒素空孔欠陥中心のエネルギー推定のための量子資源を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.087342164520494
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum simulation of materials is a promising application area of quantum computers. In order to realize this promise, finding ways to reduce quantum resources while maintaining the accuracy of results will be necessary. In electronic structure calculations on classical computer the reduction of resources has been achieved by using the projector augmented-wave method (PAW) and plane wave basis sets. In this work, we present an implementation of the PAW with plane waves for quantum computation of the energy. We first generalize the approach to many-body wavefunctions and develop the unitary version of the PAW which preserves the orthonormality of orbitals. Then, we provide a linear-combination-of-unitaries decomposition which explicitly accounts for the atomic two-body PAW correction and provide the corresponding block encodings of the Hamiltonian used in qubitized quantum phase estimation. We then estimate quantum resources for crystalline solids using down-sampling to estimate the energy within chemical accuracy with respect to the full basis set limit, and also consider a supercell approach which is more suitable for calculations of defect states. We provide the quantum resources for energy estimation of a nitrogen-vacancy defect centre in diamond which is a challenging system for classical algorithms and a quintessential problem in the studies of quantum point defects.
- Abstract（参考訳）: 物質の量子シミュレーションは量子コンピュータの有望な応用分野である。
この約束を実現するには、結果の精度を維持しながら量子資源を減らす方法を見つける必要がある。
従来のコンピュータ上での電子構造計算では、プロジェクタ拡張波法(PAW)と平面波ベースセットを用いて資源の削減を実現している。
本研究では,エネルギーの量子計算のための平面波を用いたPAWの実装を提案する。
まず、多体波動関数へのアプローチを一般化し、軌道の正則性を保存するPAWのユニタリバージョンを開発する。
次に、原子2体PAW補正を明示的に考慮し、量子位相推定に使用されるハミルトニアンの対応するブロック符号化を提供する。
次に、ダウンサンプリングを用いて結晶性固体の量子資源を推定し、全基底セット限界に対する化学的精度でエネルギーを推定し、欠陥状態の計算により適したスーパーセルアプローチを考える。
本稿では,古典的アルゴリズムの挑戦的なシステムであり,量子点欠陥の研究における重要な問題であるダイヤモンド中の窒素空孔欠陥中心のエネルギー推定のための量子資源について述べる。
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