論文の概要: Measuring Correlation and Entanglement between Molecular Orbitals on a Trapped-Ion Quantum Computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.15908v1
• Date: Tue, 24 Sep 2024 09:24:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-26 08:11:26.874051
• Title: Measuring Correlation and Entanglement between Molecular Orbitals on a Trapped-Ion Quantum Computer
• Title（参考訳）: トラップ量子コンピュータにおける分子軌道間の相関と絡み合いの測定
• Authors: Gabriel Greene-Diniz, Chris N. Self, Michal Krompiec, Luuk Coopmans, Marcello Benedetti, David Muñoz Ramo, Matthias Rosenkranz,
• Abstract要約: 分子軌道間の相関と絡み合いの定量化は、強い相関反応過程における量子効果の役割を解明することができる。 ここでは、量子H1-1トラップイオン量子コンピュータを用いて、軌道相関と絡み合いを定量化するフォン・ノイマンエントロピーを計算する。 以上の結果から,波動関数に逆スピン開殻配置がない限り,片軌道の絡み合いが生じることが示唆された。
• 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: Quantifying correlation and entanglement between molecular orbitals can elucidate the role of quantum effects in strongly correlated reaction processes. However, accurately storing the wavefunction for a classical computation of those quantities can be prohibitive. Here we use the Quantinuum H1-1 trapped-ion quantum computer to calculate von Neumann entropies which quantify the orbital correlation and entanglement in a strongly correlated molecular system relevant to lithium-ion batteries (vinylene carbonate interacting with an O$_2$ molecule). As shown in previous works, fermionic superselection rules decrease correlations and reduce measurement overheads for constructing orbital reduced density matrices. Taking into account superselection rules we further reduce the number of measurements by finding commuting sets of Pauli operators. Using low overhead noise reduction techniques we calculate von Neumann entropies in excellent agreement with noiseless benchmarks, indicating that correlations and entanglement between molecular orbitals can be accurately estimated from a quantum computation. Our results show that the one-orbital entanglement vanishes unless opposite-spin open shell configurations are present in the wavefunction.
• Abstract（参考訳）: 分子軌道間の相関と絡み合いの定量化は、強い相関反応過程における量子効果の役割を解明することができる。 しかし、これらの量の古典的な計算のための波動関数を正確に保存することは禁じられる。 ここでは、リチウムイオン電池(O$2$分子と相互作用するビニレン炭酸塩)に関連する強相関分子系における軌道相関と絡み合いを定量化するフォン・ノイマンエントロピーを計算するために、量子量子H1-1トラップイオン量子コンピュータを用いる。 前述したように、フェルミオン超選択規則は相関を減少させ、軌道減少密度行列を構成するための測定オーバーヘッドを減少させる。 超選択規則を考慮に入れれば、パウリ作用素の可換集合を見つけることにより、測定回数をさらに削減できる。 低オーバーヘッド雑音低減技術を用いて、フォン・ノイマンのエントロピーをノイズレスベンチマークとよく一致させ、分子軌道間の相関と絡み合いを量子計算から正確に推定できることを示す。 その結果,波動関数に逆スピン開殻配置が存在しない限り,片軌道の絡み合いは消えることがわかった。

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