論文の概要: Quantum Embedding of Non-local Quantum Many-body Interactions in Prototypal Anti-tumor Vaccine Metalloprotein on Near Term Quantum Computing Hardware

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.12733v2
• Date: Thu, 21 Nov 2024 11:53:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-22 15:15:43.057883
• Title: Quantum Embedding of Non-local Quantum Many-body Interactions in Prototypal Anti-tumor Vaccine Metalloprotein on Near Term Quantum Computing Hardware
• Title（参考訳）: 原型抗腫瘍ワクチンメタロプロテアーゼにおける非局所量子多体相互作用の短期量子コンピューティングハードウェアへの量子埋め込み
• Authors: Elena Chachkarova, Terence Tse, Yordan Yordanov, Yao Wei, Cedric Weber,
• Abstract要約: 複素ヘモシアニン分子の量子コンピュータシミュレーションを初めて提示する。 ヘモシアニンは様々な生理的過程に関与する重要な呼吸タンパク質である。 ヘモシアニンの磁気構造は多体補正の影響が大きい。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.8962578963959675
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• Abstract: The real world obeys quantum physics and quantum computing presents an alternative way to map physical problems to systems that follow the same laws. Such computation fundamentally constitutes a better way to understand the most challenging quantum problems. One such problem is the accurate simulation of highly correlated quantum systems. Due to the high dimensionality of the problem classical computers require considerable computer power to accurately predict material properties, especially when strong electron interactions are present. Still, modern day quantum hardware has many limitations and only allows for modeling of very simple systems. Here we present for the first time a quantum computer model simulation of a complex hemocyanin molecule, which is an important respiratory protein involved in various physiological processes such as oxygen transport and immune defence, and is also used as a key component in therapeutic vaccines for cancer. To better characterise the mechanism by which hemocyanin transports oxygen, variational quantum eigensolver (VQE) based on fermionic excitations and quantum embedding methods is used in the context of dynamic mean field theory to solve Anderson impurity model (AIM). Finally, it is concluded that the magnetic structure of hemocyanin is largely influenced by the many-body correction and that the computational effort for solving correlated electron systems could be substantially reduced with the introduction of quantum computing algorithms. We encourage the use of the Hamiltonian systems presented in this paper as a benchmark for testing quantum computing algorithms efficiency for chemistry applications.
• Abstract（参考訳）: 現実の世界は量子物理学に従い、量子コンピューティングは同じ法則に従うシステムに物理問題をマッピングする別の方法を提示している。 このような計算は、本質的に最も困難な量子問題を理解するためのより良い方法を構成する。 そのような問題の1つは、高度に相関した量子系の正確なシミュレーションである。 問題の高次元性のため、特に強い電子相互作用が存在する場合、古典コンピュータは材料特性を正確に予測するためにかなりのコンピュータパワーを必要とする。 しかし、現代の量子ハードウェアには多くの制限があり、非常に単純なシステムのモデリングしかできない。 ここでは、酸素輸送や免疫防御などの様々な生理的プロセスに関与する重要な呼吸タンパクであるヘモシアニン分子の量子コンピュータシミュレーションを初めて提示する。 ヘモシアニンが酸素を輸送する機構をよりよく特徴付けるために、フェルミオン励起に基づく変分量子固有解法(VQE)と量子埋め込み法が、アンダーソン不純物モデル(AIM)を解くために動的平均場理論の文脈で用いられる。 最後に、ヘモシアニンの磁気構造は多体補正の影響を強く受けており、量子計算アルゴリズムの導入により相関電子系を解くための計算労力を大幅に削減できると結論付けている。 本稿では,化学応用における量子コンピューティングアルゴリズムの効率性をテストするためのベンチマークとして,ハミルトン系を用いることを推奨する。

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