論文の概要: Optimal elemental configuration search in crystal using quantum approximate optimization algorithm

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.09356v1
• Date: Wed, 12 Mar 2025 13:00:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-13 15:35:41.673681
• Title: Optimal elemental configuration search in crystal using quantum approximate optimization algorithm
• Title（参考訳）: 量子近似最適化アルゴリズムを用いた結晶中の最適元素配置探索
• Authors: Kazuhide Ichikawa, Genta Hayashi, Satoru Ohuchi, Tomoyasu Yokoyama, Ken N. Okada, Keisuke Fujii,
• Abstract要約: 量子近似最適化アルゴリズムを用いて、Au-Cu合金において最も安定な元素配置を求める。 この結果から, 結晶中の最適元素配置探索を, 短期量子コンピュータを用いて実現できる可能性が示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6449786007855248
• License:
• Abstract: Optimal elemental configuration search in crystal is a crucial task to discovering industrially important materials such as lithium-ion battery cathodes. In this paper we present application of quantum approximate optimization algorithm, the representative near-term quantum algorithm for combinatorial optimization, to finding the most stable elemental configuration in a crystal, using Au-Cu alloys as an example. After expressing the energy of the crystal in the form of the Ising model through the cluster expansion method combined with first-principles calculations, we numerically perform QAOA with three types of parameter optimization. As a result, we have demonstrated that the optimal solution can be sampled with a high probability for crystals containing up to 32 atoms. Our results could pave the way for optimal elemental configuration search in a crystal using a near-term quantum computer.
• Abstract（参考訳）: 結晶中の最適元素配置探索は、リチウムイオン電池陰極のような工業的に重要な物質を発見するための重要な課題である。 本稿では,Au-Cu合金を例として,結晶中の最も安定な元素配置を見つけるための量子近似最適化アルゴリズムについて述べる。 クラスタ展開法と第一原理計算を組み合わせたIsingモデルを用いて結晶のエネルギーを表現した後, 3種類のパラメータ最適化によるQAOAを数値的に実行した。 その結果、最大32個の原子を含む結晶に対して、最適な溶液を高い確率でサンプリングできることが実証された。 この結果から, 結晶中の最適元素配置探索を, 短期量子コンピュータを用いて実現できる可能性が示唆された。

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