論文の概要: Quantum-Centric Study of Methylene Singlet and Triplet States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.04827v1
- Date: Thu, 07 Nov 2024 16:11:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-08 19:35:36.712764
- Title: Quantum-Centric Study of Methylene Singlet and Triplet States
- Title（参考訳）: メチレン一重項と三重項状態の量子中心的研究
- Authors: Ieva Liepuoniute, Kirstin D. Doney, Javier Robledo-Moreno, Joshua A. Job, Will S. Friend, Gavin O. Jones,
- Abstract要約: 本研究は、52量子ビット量子実験を用いて、(6e, 23o)系としてモデル化されたCH$$$$分子の電子構造を探索する。
我々は、量子中心超計算フレームワークにおけるサンプルベース量子対角化法(SQD)を適用し、基底状態三重項と最初の励起状態一重項におけるCH$$のエネルギーを計算することに焦点をあてた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: This study explores the electronic structure of the CH$_2$ molecule, modeled as a (6e, 23o) system using a 52-qubit quantum experiment, which is relevant for interstellar and combustion chemistry. We focused on calculating the dissociation energies for CH$_2$ in the ground state triplet and the first excited state singlet, applying the Sample-based Quantum Diagonalization (SQD) method within a quantum-centric supercomputing framework. We evaluated the ability of SQD to provide accurate results compared to Selected Configuration Interaction (SCI) calculations and experimental values for the singlet-triplet gap. To our knowledge, this is the first study of an open-shell system, such as the CH$_2$ triplet, using SQD. To obtain accurate energy values, we implemented post-SQD orbital optimization and employed a warm-start approach using previously converged states. While the results for the singlet state dissociation were only a few milli-Hartrees from the SCI reference values, the triplet state exhibited greater variability. This discrepancy likely arises from differences in bit-string handling within the SQD method for open- versus closed-shell systems, as well as the inherently complex wavefunction character of the triplet state. The SQD-calculated singlet-triplet energy gap matched well with experimental and SCI values. This study enhances our understanding of the SQD method for open-shell systems and lays the groundwork for future applications in large-scale electronic structure studies using quantum algorithms.
- Abstract（参考訳）: 本研究は、52量子ビット量子実験を用いて、(6e, 23o)系としてモデル化されたCH$2$分子の電子構造について検討した。
我々は, 量子中心超計算フレームワークにおいて, 量子対角化法(SQD)を適用し, 基底状態三重項と第一励起状態一重項におけるCH$_2$の解離エネルギーの計算に焦点をあてた。
SQDの精度は,SCI(Selected Configuration Interaction)計算とSCI(Selected Configuration Interaction)計算と比較し,SQDの精度について検討した。
我々の知る限り、これはSQDを用いたCH$_2$三重項のような開殻系の最初の研究である。
正確なエネルギー値を得るために、我々はSQD後の軌道最適化を実装し、以前に収束した状態を用いたウォームスタートアプローチを採用した。
一重項状態解離の結果はSCI基準値から数ミリHartreesしか得られなかったが、三重項状態はよりばらつきを示した。
この相違は、開閉殻系と閉殻系のSQD法におけるビットストリングハンドリングの相違や、三重項状態の本質的に複雑な波動関数特性から生じる可能性が高い。
SQD計算したシングルトリップレットエネルギーギャップは実験値とSCI値とよく一致した。
本研究はオープンシェルシステムにおけるSQD法の理解を深め、量子アルゴリズムを用いた大規模電子構造研究における今後の応用の基礎となる。
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