論文の概要: Quantum Inspired Excited States Calculations for Molecules Based on Contextual Subspace and Symmetry Optimizations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.17932v1
• Date: Tue, 25 Feb 2025 07:48:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-26 15:22:02.805188
• Title: Quantum Inspired Excited States Calculations for Molecules Based on Contextual Subspace and Symmetry Optimizations
• Title（参考訳）: 文脈部分空間と対称性最適化に基づく分子の量子誘導励起状態計算
• Authors: Qianjun Yao, He Li,
• Abstract要約: 量子に着想を得た励起状態計算法は、NISQ(Noisy Intermediate-Scale Quantum)ハードウェアでまだ探索されていない。 本稿では,文脈部分空間(CS)法と変分量子デフレレーション(VQD)アルゴリズムを統合する資源効率のよいフレームワークを提案する。 スピン保存型ハードウェア効率アンサッツの実装、すなわち$mathcalN(theta_x,theta_y,theta_z)$ block ansatzは、投影された部分空間内のスピン対称性の活用を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2322840607996883
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• Abstract: Quantum-inspired methods for excited-state calculations remain underexplored in Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) hardware, despite their critical role in photochemistry and material science. Here, we propose a resource-efficient framework that integrates the contextual subspace (CS) method with the Variational Quantum Deflation (VQD) algorithm to enable systematic excited-state calculations for molecules while reducing qubit requirements. On the basis of the numerical results, we find that it is unproblematic to utilize this combination in calculating the excited state to reduce qubits. Furthermore, we demonstrate that the implementation of a spin-conserving hardware-efficient ansatz, namely the $\mathcal{N}(\theta_x,\theta_y,\theta_z)$ block ansatz, allows exploitation of spin symmetry within the projected subspace, thereby achieving further reductions in computational resource demands. Compared to the commonly used $R_{y}R_{z}$ ansatz, using the $\mathcal{N}(\theta_x,\theta_y,\theta_z)$ ansatz can reduce the number of optimization iterations by up to 3 times at a similar circuit depth.
• Abstract（参考訳）: 光化学や物質科学において重要な役割を担っているにもかかわらず、量子にインスパイアされた励起状態計算法は、ノイズ中間スケール量子(NISQ)ハードウェアでまだ探索されていない。 本稿では,コンテキストサブスペース (CS) 法と変分量子デフレレーション (VQD) アルゴリズムを統合し,量子ビット要求を低減しつつ分子の体系的励起状態計算を可能にする資源効率のよいフレームワークを提案する。 数値計算の結果から、この組み合わせを励起状態の計算に利用して量子ビットを減らすことは不可能であることが判明した。 さらに,スピン保存型ハードウェア効率アンサッツ,すなわち$\mathcal{N}(\theta_x,\theta_y,\theta_z)$ block ansatzの実装により,投影された部分空間内でのスピン対称性の活用が可能となり,計算資源需要のさらなる削減が達成されることを示す。 一般的に使われる$R_{y}R_{z}$ ansatzと比較して、$\mathcal{N}(\theta_x,\theta_y,\theta_z)$ ansatzは、同じ回路深さで最大3倍の最適化繰り返しを減少させることができる。

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