論文の概要: Simulation of Atomic Layer Deposition with a Quantum Computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.03055v1
- Date: Thu, 03 Apr 2025 22:01:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-07 14:47:09.955761
- Title: Simulation of Atomic Layer Deposition with a Quantum Computer
- Title（参考訳）: 量子コンピュータによる原子層堆積シミュレーション
- Authors: Evgeny Plekhanov, Georgia Prokopiou, Michal Krompiec, Viktor Radovic, Pierre Desjardins, Pluton Pullumbi, David Muñoz Ramo,
- Abstract要約: エミュレータ上での量子計算によるジルコニウムの原子層堆積(ALD)の研究について述べる。
ALDプロセス制御は、スピントロニクス、ナノチューブ、再生可能エネルギー貯蔵など、いくつかの技術応用において重要である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: In this work, we present the study of an atomic layer deposition (ALD) of zirconium by means of a quantum computation on an emulator representing the features of an architecture based on qubits implemented on carbon nanotubes. ALD process control is key in several technological applications such as spintronics, catalysis and renewable energy storage. We first derive a large ab-initio model of the precursor molecule approaching the infinite hydroxylated silicon (100) surface. In particular, we optimize geometry in three configurations: reactants, transition state and products. Subsequently, we derive an effective small cluster model for each state. Atomic valence active space (AVAS) transformation is then performed on these small clusters, leading to an effective qubit Hamiltonian, which is solved using the Variational Quantum Eigensolver (VQE) algorithm. We study the convergence of the reaction activation barrier with respect to the active space size and benchmark quantum calculations on a noiseless emulator and on an emulator representing a carbon nanotube qubit architecture, including an appropriate noise model and post-selection error mitigation. These calculations reveal an excellent agreement between the two emulation modes. Our VQE calculations provide the multi-configurational corrections to the single determinant DFT and HF states and pave the way for the routine quantum calculations of ALD reactions.
- Abstract（参考訳）: 本研究では、カーボンナノチューブ上に実装された量子ビットに基づくアーキテクチャの特徴を表すエミュレータ上での量子計算によるジルコニウムの原子層堆積(ALD)の研究について述べる。
ALDプロセス制御は、スピントロニクス、触媒、再生可能エネルギー貯蔵など、いくつかの技術応用において重要である。
まず, 無限水酸化ケイ素 (100) 表面に近づく前駆体分子の大きなab-initioモデルを導出した。
特に,反応剤,遷移状態,生成物という3つの構成で幾何学を最適化する。
その後、各状態に対して有効な小さなクラスタモデルを導出する。
原子価活性空間 (AVAS) 変換はこれらの小さなクラスター上で行われ、量子量子固有解法 (VQE) アルゴリズムを用いて効率の良い量子ビットハミルトニアンが解かれる。
ノイズのないエミュレータおよびカーボンナノチューブキュービットアーキテクチャを表現するエミュレータ上での有効空間サイズおよびベンチマーク量子計算に関する反応活性化障壁の収束について検討した。
これらの計算は、2つのエミュレーションモードの間に優れた一致を示す。
我々のVQE計算は、単一決定性DFTおよびHF状態に対する多重構成補正を提供し、ALD反応の日常的な量子計算の道を開く。
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