論文の概要: Faster quantum chemistry simulations on a quantum computer with improved tensor factorization and active volume compilation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.06165v1
- Date: Fri, 10 Jan 2025 18:40:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-13 15:26:31.440187
- Title: Faster quantum chemistry simulations on a quantum computer with improved tensor factorization and active volume compilation
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける高速量子化学シミュレーション
- Authors: Athena Caesura, Christian L. Cortes, William Poll, Sukin Sim, Mark Steudtner, Gian-Luca R. Anselmetti, Matthias Degroote, Nikolaj Moll, Raffaele Santagati, Michael Streif, Christofer S. Tautermann,
- Abstract要約: 分子系の電子構造計算におけるいくつかの進歩を紹介する。
これらの進歩の1つは、ブロックイン対称性シフトハイパーコントラクション(BLISS-THC)のための新しいフレームワークである。
本稿では,計算に挑戦するベンチマーク分子P450に焦点をあてて,提案手法のベンチマークを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Electronic structure calculations of molecular systems are among the most promising applications for fault-tolerant quantum computing (FTQC) in quantum chemistry and drug design. However, while recent algorithmic advancements such as qubitization and Tensor Hypercontraction (THC) have significantly reduced the complexity of such calculations, they do not yet achieve computational runtimes short enough to be practical for industrially relevant use cases. In this work, we introduce several advances to electronic structure calculation for molecular systems, resulting in a two-orders-of-magnitude speedup of estimated runtimes over prior-art algorithms run on comparable quantum devices. One of these advances is a novel framework for block-invariant symmetry-shifted Tensor Hypercontraction (BLISS-THC), with which we achieve the tightest Hamiltonian factorizations reported to date. We compile our algorithm for an Active Volume (AV) architecture, a technical layout that has recently been proposed for fusion-based photonic quantum hardware. AV compilation contributes towards a lower runtime of our computation by eliminating overheads stemming from connectivity issues in the underlying surface code. We present a detailed benchmark of our approach, focusing primarily on the computationally challenging benchmark molecule P450. Leveraging a number of hardware tradeoffs in interleaving-based photonic FTQC, we estimate runtimes for the electronic structure calculation of P450 as a function of the device footprint.
- Abstract（参考訳）: 分子系の電子構造計算は、量子化学と薬物設計におけるフォールトトレラント量子コンピューティング(FTQC)の最も有望な応用の一つである。
しかし、最近の量子化やテンソルハイパーコントラクション(THC)のようなアルゴリズムの進歩は、そのような計算の複雑さを著しく減らしたものの、産業的に関係のあるユースケースに実用的であるのに十分な計算ランタイムをまだ達成していない。
そこで本研究では,分子系の電子構造計算におけるいくつかの進歩を紹介する。
これらの進歩の1つは、ブロック不変対称性シフトテンソルハイパーコントラクション(BLISS-THC)のための新しいフレームワークであり、これまでに報告された最も厳密なハミルトン分解を達成する。
我々は最近,融合型フォトニック量子ハードウェアとして提案されている技術レイアウトであるActive Volume (AV) アーキテクチャのアルゴリズムをコンパイルする。
AVコンパイルは、基盤となるサーフェスコードの接続上の問題に起因するオーバーヘッドを排除し、計算の低ランタイムに寄与する。
本稿では,計算に挑戦するベンチマーク分子P450を中心に,我々のアプローチの詳細なベンチマークを示す。
インターリービングベースフォトニックFTQCにおける多くのハードウェアトレードオフを活用し、デバイスフットプリントの関数としてP450の電子構造計算のランタイムを推定する。
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