論文の概要: Solving an Industrially Relevant Quantum Chemistry Problem on Quantum Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.10801v1
• Date: Tue, 20 Aug 2024 12:50:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-21 13:45:16.787404
• Title: Solving an Industrially Relevant Quantum Chemistry Problem on Quantum Hardware
• Title（参考訳）: 量子ハードウェアにおける産業関連量子化学問題の解法
• Authors: Ludwig Nützel, Alexander Gresch, Lukas Hehn, Lucas Marti, Robert Freund, Alex Steiner, Christian D. Marciniak, Timo Eckstein, Nina Stockinger, Stefan Wolf, Thomas Monz, Michael Kühn, Michael J. Hartmann,
• Abstract要約: 我々は、捕捉されたイオン量子ハードウェア上で、工業的に関係があり、強く相関する金属キレートの活性空間ハミルトニアンの最低エネルギー固有値を算出する。 量子ハードウェア上で変分量子アルゴリズムを訓練し,次に量子回路の出力として測定された状態の部分空間における古典的対角化を施すことにより,化学的精度を実現することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 31.15746974078601
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Quantum chemical calculations are among the most promising applications for quantum computing. Implementations of dedicated quantum algorithms on available quantum hardware were so far, however, mostly limited to comparatively simple systems without strong correlations. As such, they can also be addressed by classically efficient single-reference methods. In this work, we calculate the lowest energy eigenvalue of active space Hamiltonians of industrially relevant and strongly correlated metal chelates on trapped ion quantum hardware, and integrate the results into a typical industrial quantum chemical workflow to arrive at chemically meaningful properties. We are able to achieve chemical accuracy by training a variational quantum algorithm on quantum hardware, followed by a classical diagonalization in the subspace of states measured as outputs of the quantum circuit. This approach is particularly measurement-efficient, requiring 600 single-shot measurements per cost function evaluation on a ten qubit system, and allows for efficient post-processing to handle erroneous runs.
• Abstract（参考訳）: 量子化学計算は量子コンピューティングの最も有望な応用の一つである。 しかし、利用可能な量子ハードウェア上での専用量子アルゴリズムの実装は、主に強い相関関係を持たない比較的単純なシステムに限られていた。 そのため、古典的に効率的な単一参照法でも対処できる。 本研究は, イオン量子ハードウェア上での高相関金属キレートの活性空間の最小エネルギー固有値を計算し, 化学的な特性に到達するために, 典型的な工業用量子化学ワークフローに統合する。 量子ハードウェア上で変分量子アルゴリズムを訓練し,次に量子回路の出力として測定された状態の部分空間における古典的対角化を施すことにより,化学的精度を実現することができる。 このアプローチは特に測定効率が良く、10量子ビットシステム上でのコスト関数評価に600発の単発計測が必要であり、誤った実行を処理するための効率的な後処理を可能にする。

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