論文の概要: Multi-set variational quantum dynamics algorithm for simulating nonadiabatic dynamics on quantum computers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.07388v1
• Date: Mon, 10 Mar 2025 14:37:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-11 15:45:47.483709
• Title: Multi-set variational quantum dynamics algorithm for simulating nonadiabatic dynamics on quantum computers
• Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける非断熱力学のシミュレーションのためのマルチセット変分量子力学アルゴリズム
• Authors: Jingjing Li, Weitang Li, Xiaoxiao Xiao, Limin Liu, Zhendong Li, Jiajun Ren, Weihai Fang,
• Abstract要約: 複数の電子状態を含む非断熱力学に適したマルチセット変分量子力学アルゴリズム(MS-VQD)を提案する。 MS-VQDは従来のVQDと同じ精度で、PQCをはるかに浅めている。 特に、その優位性は電子状態の数によって増大し、複雑な分子系の非断熱量子力学をシミュレートするのに適している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.207042442526095
• License:
• Abstract: Accelerating quantum dynamical simulations with quantum computing has received considerable attention but remains a significant challenge. In variational quantum algorithms for quantum dynamics, designing an expressive and shallow-depth parameterized quantum circuit (PQC) is a key difficulty. Here, we proposed a multi-set variational quantum dynamics algorithm (MS-VQD) tailored for nonadiabatic dynamics involving multiple electronic states. MS-VQD employs multiple PQCs to represent the electronic-nuclear coupled wavefunction, with each circuit adapting to the motion of nuclear wavepacket on a specific potential energy surface. By simulating excitation energy transfer dynamics in molecular aggregates described by the Frenkel-Holstein model, we demonstrated that MS-VQD achieves the same accuracy as traditional VQD while requiring significantly shallower PQCs. Notably, its advantage increases with the number of electronic states, making it suitable for simulating nonadiabatic quantum dynamics in complex molecular systems.
• Abstract（参考訳）: 量子力学シミュレーションと量子コンピューティングの加速は注目されているが、依然として大きな課題である。 量子力学の変分量子アルゴリズムでは、表現的かつ浅いパラメータ化量子回路(PQC)を設計することが重要な課題である。 本稿では,複数の電子状態を含む非断熱力学に適したマルチセット変分量子力学アルゴリズム(MS-VQD)を提案する。 MS-VQDは複数のPQCを用いて電子核結合波動関数を表現し、各回路は特定のポテンシャルエネルギー面上の核波束の動きに適応する。 Frenkel-Holsteinモデルにより記述された分子集合体の励起エネルギー伝達ダイナミクスをシミュレーションすることにより,MS-VQDが従来のVQDと同等の精度でPQCを著しく浅めながら達成できることを実証した。 特に、その優位性は電子状態の数によって増大し、複雑な分子系の非断熱量子力学をシミュレートするのに適している。

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