論文の概要: Experimental Quantum Simulation of Chemical Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.04044v1
• Date: Fri, 6 Sep 2024 06:28:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-09 16:36:07.827906
• Title: Experimental Quantum Simulation of Chemical Dynamics
• Title（参考訳）: 化学動力学の実験量子シミュレーション
• Authors: T. Navickas, R. J. MacDonell, C. H. Valahu, V. C. Olaya-Agudelo, F. Scuccimarra, M. J. Millican, V. G. Matsos, H. L. Nourse, A. D. Rao, M. J. Biercuk, C. Hempel, I. Kassal, T. R. Tan,
• Abstract要約: 化学シミュレーションのための既存のデジタル量子アルゴリズムは、多くの論理量子ビットとゲートを必要とする。 ここでは, 化学反応の最初の量子シミュレーションを行うために, アナログ手法を用いる。
• 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: Simulating chemistry is likely to be among the earliest applications of quantum computing. However, existing digital quantum algorithms for chemical simulation require many logical qubits and gates, placing practical applications beyond existing technology. Here, we use an analog approach to carry out the first quantum simulations of chemical reactions. In particular, we simulate photoinduced non-adiabatic dynamics, one of the most challenging classes of problems in quantum chemistry because they involve strong coupling and entanglement between electronic and nuclear motions. We use a mixed-qudit-boson (MQB) analog simulator, which encodes information in both the electronic and vibrational degrees of freedom of a trapped ion. We demonstrate its programmability and versatility by simulating the dynamics of three different molecules as well as open-system dynamics in the condensed phase, all with the same quantum resources. Our approach requires orders of magnitude fewer resources than equivalent digital quantum simulations, demonstrating the potential of analog quantum simulators for near-term simulations of complex chemical reactions.
• Abstract（参考訳）: 化学シミュレーションは、量子コンピューティングの最も初期の応用の1つである可能性が高い。 しかし、化学シミュレーションのための既存のデジタル量子アルゴリズムは、多くの論理量子ビットとゲートを必要とし、既存の技術を超える実践的応用を配置する。 ここでは, 化学反応の最初の量子シミュレーションを行うために, アナログ手法を用いる。 特に、光誘起非断熱力学をシミュレートし、電子運動と核運動の強い結合と絡み合いを伴うため、量子化学における最も難しい問題の1つである。 我々は、閉じ込められたイオンの電子的自由度と振動的自由度の両方の情報を符号化する混合量子ボソン(MQB)アナログシミュレータを使用する。 3つの異なる分子の力学と、縮合相における開系力学を、すべて同じ量子資源でシミュレートすることで、プログラマビリティと汎用性を実証する。 我々の手法は等価なデジタル量子シミュレーションよりも桁違いに少ないリソースを必要とし、複雑な化学反応の短期シミュレーションのためのアナログ量子シミュレータのポテンシャルを実証する。

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