論文の概要: Quantum Measurement for Quantum Chemistry on a Quantum Computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.14968v1
- Date: Fri, 24 Jan 2025 23:06:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-28 13:56:03.495126
- Title: Quantum Measurement for Quantum Chemistry on a Quantum Computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータを用いた量子化学の量子計測
- Authors: Smik Patel, Praveen Jayakumar, Tzu-Ching Yen, Artur F. Izmaylov,
- Abstract要約: 任意の量子アルゴリズムの重要な構成要素は、所望のプロパティが量子コンピュータから抽出される測定ステップである。
このレビューは、量子化学に適した量子計測技術の最近の進歩に焦点を当てている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum chemistry is among the most promising applications of quantum computing, offering the potential to solve complex electronic structure problems more efficiently than classical approaches. A critical component of any quantum algorithm is the measurement step, where the desired properties are extracted from a quantum computer. This review focuses on recent advancements in quantum measurement techniques tailored for quantum chemistry, particularly within the second quantized framework suitable for current and near-term quantum hardware. We provide a comprehensive overview of measurement strategies developed primarily for the Variational Quantum Eigensolver (VQE) and its derivatives. These strategies address the inherent challenges posed by complexity of the electronic Hamiltonian operator. Additionally, we examine methods for estimating excited states and one- and two-electron properties, extending the applicability of quantum algorithms to broader chemical phenomena. Key aspects of the review include approaches for constructing measurement operators with reduced classical preprocessing and quantum implementation costs, techniques to minimize the number of measurements required for a given accuracy, and error mitigation strategies that leverage symmetries and other properties of the measurement operators. Furthermore, we explore measurement schemes rooted in Quantum Phase Estimation (QPE), which are expected to become viable with the advent of fault-tolerant quantum computing. This review emphasizes foundational concepts and methodologies rather than numerical benchmarks, serving as a resource for researchers aiming to enhance the efficiency and accuracy of quantum measurements in quantum chemistry.
- Abstract（参考訳）: 量子化学は量子コンピューティングの最も有望な応用の1つであり、古典的なアプローチよりも複雑な電子構造問題を効率的に解くことができる。
任意の量子アルゴリズムの重要な構成要素は、所望のプロパティが量子コンピュータから抽出される測定ステップである。
本稿では、量子化学に適した量子計測技術の最近の進歩、特に現在および短期量子ハードウェアに適した第2の量子化フレームワークに焦点をあてる。
本稿では,主に変量量子固有解法(VQE)とその誘導体のために開発された測定戦略について概観する。
これらの戦略は、電子ハミルトニアン作用素の複雑さによって引き起こされる固有の問題に対処する。
さらに、励起状態と1電子および2電子特性を推定する方法を検討し、量子アルゴリズムの適用性をより広い化学現象にまで拡張する。
レビューの主な側面は、古典的な前処理と量子実装コストを削減した測定演算子を構築するためのアプローチ、与えられた精度に必要な測定数を最小化するテクニック、および測定演算子の対称性やその他の特性を利用するエラー軽減戦略である。
さらに、フォールトトレラント量子コンピューティングの出現により実現が期待される量子位相推定(QPE)に根ざした測定手法についても検討する。
このレビューでは、量子化学における量子測定の効率性と精度を高めることを目的とした研究者のためのリソースとして、数値ベンチマークよりも基礎概念と方法論を強調している。
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