論文の概要: Quantum-computing within a bosonic context: Assessing finite basis effects on prototypical vibrational Hamiltonian spectra

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.23983v1
• Date: Mon, 31 Mar 2025 11:52:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-01 14:34:38.118090
• Title: Quantum-computing within a bosonic context: Assessing finite basis effects on prototypical vibrational Hamiltonian spectra
• Title（参考訳）: ボゾン文脈における量子計算:原型振動ハミルトニアンスペクトルに対する有限基底効果の評価
• Authors: Joachim Knapik, Bruno Senjean, Benjamin Lasorne, Yohann Scribano,
• Abstract要約: 我々は、調和第二量子化の下で振動モデルをシミュレートする際に生じる形式的な問題に対処する。 これは、はしご作用素の積の正規順序付けに密接に関係している。 また,現状の文脈において,適切な原始的基本セットを選択することの関連性についても論じる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Quantum computing has recently been emerging in theoretical chemistry as a realistic avenue meant to offer computational speedup to challenging eigenproblems in the context of strongly-correlated molecular systems or extended materials. Most studies so far have been devoted to the quantum treatment of electronic structure and only a few were directed to the quantum treatment of vibrational structure, which at the moment remains not devoid of unknowns. In particular, we address here a formal problem that arises when simulating a vibrational model under harmonic second quantization, whereby the disruption of the closure relation (resolution of the identity) -- which occurs when truncating the infinite bosonic basis set -- may have some serious effects as regards the correct evaluation of Hamiltonian matrix elements. This relates intimately to the normal ordering of products of ladder operators. In addition, we discuss the relevance of choosing an adequate primitive basis set within the present context with respect to its variational convergence properties. Such fundamental, yet consequential, aspects are illustrated numerically in the present work on a one-dimensional anharmonic Hamiltonian model corresponding to a double-well potential showing strong tunneling, of interest both for vibrational spectroscopy and chemical reactivity.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは近年、強相関分子系や拡張物質の文脈において、固有確率に挑戦する計算スピードアップを提供するための現実的な道として、理論化学において出現している。 今のところ、ほとんどの研究は電子構造の量子的処理に費やされており、振動構造の量子的処理に向けられているものはごくわずかである。 特に、調和第二量子化の下で振動モデルをシミュレートする際に発生する形式的な問題に対処し、無限ボソニック基底集合をトランクするときに生じる閉包関係(アイデンティティの分解)の破壊は、ハミルトン行列要素の正しい評価に関して深刻な影響をもたらすかもしれない。 これは、はしご作用素の積の正規順序付けに密接に関係している。 さらに,その変動収束特性に関して,現在の文脈内で適切な原始基底集合を選択することの関連性についても論じる。 このような基本的かつ連続的な側面は、振動分光と化学反応性の両方において強いトンネルを示す二重井戸ポテンシャルに対応する1次元の無調波ハミルトンモデルにおいて数値的に説明される。

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