論文の概要: Simulating methylamine using symmetry adapted qubit-excitation-based variational quantum eigensolver
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.17035v3
- Date: Mon, 17 Mar 2025 13:33:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-18 12:29:48.681794
- Title: Simulating methylamine using symmetry adapted qubit-excitation-based variational quantum eigensolver
- Title（参考訳）: 対称性適応量子ビット励起に基づく変分量子固有解法を用いたメチルアミンのシミュレーション
- Authors: Konstantin M. Makushin, Aleksey K. Fedorov,
- Abstract要約: 本稿では,様々な手法を組み合わせたVQEアルゴリズムの最適化手法を提案する。
最適最適化戦略は、26キュービットを用いて、メチルアミン分子をシミュレートする2キュービット演算数を600,000から約12,000に削減する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.39462888523270856
- License:
- Abstract: In this work, we propose and analyze optimization strategies for the VQE algorithm that combine various methods, including molecular point group symmetries (symmetry adaptation), compact excitation circuits (qubit-excitation-based), different types of excitation sets, and qubit tapering. These strategies allow for a significant reduction in computational requirements while ensuring convergence to the correct energies. First, we apply these combinations to small molecules, such as LiH and BeH2, to evaluate their compatibility, accuracy, and potential applicability to larger problems. We then simulate the methylamine molecule within its restricted active space using the best-performing optimization strategies. Finally, we complete our analysis by estimating the resources required for full active-space simulations of the methylamine and formic acid molecules. Our best-performing optimization strategy reduces the number of two-qubit operations for simulating the methylamine molecule from 600,000 (in the STO-3G basis with a naive Unitary Coupled Cluster ansatz) to approximately 12,000, using 26 qubits. Thus, the proposed combination of optimization methods can reduce the number of two-qubit operations by nearly two orders of magnitude. Although, we present alternative approaches that are of interest in the context of the further optimization in the number of two-qubit operation, we note that these approaches do not perform well enough in terms of the convergence to required energies. While these challenges persist, our resource analysis represents a valuable step towards the practical use of quantum computers and the development of better methods for optimizing computing resources.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,分子点群対称性(対称性適応),コンパクト励起回路(量子励起系),異なるタイプの励起集合,およびキュービットテーパリングなど,様々な手法を組み合わせたVQEアルゴリズムの最適化手法を提案し,解析する。
これらの戦略は、正しいエネルギーの収束を確保しながら、計算要求の大幅な削減を可能にする。
まず、これらの組み合わせをLiHやBeH2などの小さな分子に適用して、より大きな問題に対する互換性、精度、潜在的な適用性を評価する。
次に, 最適最適化手法を用いて, 制限された活性空間内でのメチルアミン分子のシミュレートを行った。
最後に, メチルアミンおよびギ酸分子の全活性空間シミュレーションに必要な資源を推定し, 分析を完了した。
最適最適化手法により, メチルアミン分子を60,000(STO-3Gベースで, 単純ユニタリカップリングクラスタアンサッツ)から約12,000(26キュービット)の2キュービット演算数を削減した。
そこで,提案手法の組合せにより,2ビット演算数を2桁近く削減することができる。
2ビット演算数におけるさらなる最適化の文脈において関心を持つ代替手法を提案するが、これらの手法は必要エネルギーへの収束に関して十分な性能を発揮できないことに留意する。
これらの課題は継続するが、我々の資源分析は、量子コンピュータの実用化に向けての貴重なステップであり、コンピューティングリソースを最適化するためのより良い方法の開発である。
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