論文の概要: Hyperfine Coupling Constants on Quantum Computers: Performance, Errors, and Future Prospects

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.09214v1
• Date: Wed, 12 Mar 2025 10:02:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-13 21:17:52.692119
• Title: Hyperfine Coupling Constants on Quantum Computers: Performance, Errors, and Future Prospects
• Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける超微細結合定数:性能,エラー,将来展望
• Authors: Phillip W. K. Jensen, Gustav Stausbøll Hedemark, Karl Michael Ziems, Erik Rosendahl Kjellgren, Peter Reinholdt, Stefan Knecht, Sonia Coriani, Jacob Kongsted, Stephan P. A. Sauer,
• Abstract要約: 本稿では,電子スピン共鳴等方性超微細結合定数(HFC)の量子ハードウェア上での最初の実装と計算について述べる。 実験例ではヒドロキシルラジカル(OH$bullet$)、一酸化窒素(NO$bullet$)、三重項ヒドロキシルカチオン(OH$+$)のHFCを計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present the first implementation and computation of electron spin resonance isotropic hyperfine coupling constants (HFCs) on quantum hardware. As illustrative test cases, we compute the HFCs for the hydroxyl radical (OH$^{\bullet}$), nitric oxide (NO$^{\bullet}$), and the triplet hydroxyl cation (OH$^{+}$). Our approach integrates the qubit-ADAPT method with unrestricted orbital optimization in an active space framework. To accurately measure the necessary spin one-electron reduced density matrices on current hardware, we employ a combination of error mitigation, error suppression, and post-selection, including our in-house developed ansatz-based readout and gate error mitigation. The HFCs obtained from the quantum hardware experiments align with results from unrestricted complete active space self-consistent field calculations on classical hardware. These results mark a significant step towards leveraging quantum computing for chemically relevant molecular properties and highlight the critical role of multi-method error strategies in the noisy intermediate-scale quantum era.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,電子スピン共鳴等方性超微細結合定数(HFC)の量子ハードウェア上での最初の実装と計算について述べる。 実例では、ヒドロキシルラジカル(OH$^{\bullet}$)、一酸化窒素(NO$^{\bullet}$)、三重項ヒドロキシルカチオン(OH$^{+}$)のHFCを計算する。 提案手法は, 量子ビット-ADAPT法と非制限軌道最適化を積極的空間フレームワークに統合する。 現在のハードウェア上で必要となるスピン1電子還元密度行列を正確に測定するために、我々は、社内で開発されたアンサッツを用いたリードアウトとゲートエラーの低減を含む、エラー緩和、エラー抑制、およびポストセレクションの組み合わせを用いている。 量子ハードウェア実験から得られたHFCは、古典的ハードウェア上での非制限の完全活性空間自己整合場計算の結果と一致している。 これらの結果は、量子コンピューティングを化学的に関連する分子特性に活用するための重要なステップであり、ノイズの多い中間スケール量子時代におけるマルチメソッドエラー戦略の重要な役割を強調している。

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