論文の概要: Characterizing conical intersections of nucleobases on quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.18910v1
- Date: Thu, 24 Oct 2024 17:00:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-25 12:48:36.330173
- Title: Characterizing conical intersections of nucleobases on quantum computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータ上のヌクレオ基底の円錐交叉を特徴づける
- Authors: Yuchen Wang, Cameron Cianci, Irma Avdic, Rishab Dutta, Samuel Warren, Brandon Allen, Nam P. Vu, Lea F. Santos, Victor S. Batista, David A. Mazziotti,
- Abstract要約: 超伝導量子コンピュータを用いて, 生体分子シトシン中の円錐交叉(CI)の量子シミュレーションを行った。
我々は、縮約量子固有解法(CQE)を用いて、円錐交叉に付随する近接縮退基底と励起状態を計算する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.938743052376337
- License:
- Abstract: Hybrid quantum-classical computing algorithms offer significant potential for accelerating the calculation of the electronic structure of strongly correlated molecules. In this work, we present the first quantum simulation of conical intersections (CIs) in a biomolecule, cytosine, using a superconducting quantum computer. We apply the Contracted Quantum Eigensolver (CQE) -- with comparisons to conventional Variational Quantum Deflation (VQD) -- to compute the near-degenerate ground and excited states associated with the conical intersection, a key feature governing the photostability of DNA and RNA. The CQE is based on an exact ansatz for many-electron molecules in the absence of noise -- a critically important property for resolving strongly correlated states at CIs. Both methods demonstrate promising accuracy when compared with exact diagonalization, even on noisy intermediate-scale quantum computers, highlighting their potential for advancing the understanding of photochemical and photobiological processes. The ability to simulate these intersections is critical for advancing our knowledge of biological processes like DNA repair and mutation, with potential implications for molecular biology and medical research.
- Abstract（参考訳）: ハイブリッド量子古典計算アルゴリズムは、強い相関を持つ分子の電子構造の計算を加速させる重要なポテンシャルを提供する。
本研究では, 超伝導量子コンピュータを用いて, 生体分子シトシン中の円錐交叉(CI)の量子シミュレーションを行った。
我々は,DNAとRNAの光安定性を規定する重要な特徴である円錐交叉に伴う近縮退した基底と励起状態の計算に,従来の変分量子デフレ (VQD) と比較して,CQE (Contracted Quantum Eigensolver) を適用した。
CQEは、ノイズのない多電子分子の正確なアンサッツに基づいており、CIにおける強い相関状態を解決する上で重要な性質である。
どちらの手法も、ノイズの多い中間スケールの量子コンピュータでさえ、正確な対角化と比較して有望な精度を示し、光化学的および光生物学的プロセスの理解を深める可能性を強調している。
これらの交点をシミュレートする能力は、DNA修復や突然変異といった生物学的プロセスの知識を進化させる上で重要なものであり、分子生物学や医学研究に潜在的に影響を及ぼす可能性がある。
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