論文の概要: Are Molecules Magical? Non-Stabilizerness in Molecular Bonding

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.06673v1
• Date: Wed, 09 Apr 2025 08:14:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-10 16:14:55.155409
• Title: Are Molecules Magical? Non-Stabilizerness in Molecular Bonding
• Title（参考訳）: 分子は魔法か? 分子結合における非安定化剤性
• Authors: Matthieu Sarkis, Alexandre Tkatchenko,
• Abstract要約: 分離原子と平衡状態の分子は、量子計算複雑性の観点からは単純であると推定される。 化学結合の形成過程は電子基底状態の量子的複雑さの顕著な増大を伴うことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 50.24983453990065
• License:
• Abstract: Isolated atoms as well as molecules at equilibrium are presumed to be simple from the point of view of quantum computational complexity. Here we show that the process of chemical bond formation is accompanied by a marked increase in the quantum complexity of the electronic ground state. By studying the hydrogen dimer H$_{2}$ as a prototypical example, we demonstrate that when two hydrogen atoms form a bond, a specific measure of quantum complexity exhibits a pronounced peak that closely follows the behavior of the binding energy. This measure of quantum complexity, known as magic in the quantum information literature, reflects how difficult it is to simulate the state using classical methods. This observation suggests that regions of strong bonding formation or breaking are also regions of enhanced intrinsic quantum complexity. This insight suggests a connection of quantum information measures to chemical reactivity and advocates the use of stretched molecules as a quantum computational resource.
• Abstract（参考訳）: 分離原子と平衡状態の分子は、量子計算複雑性の観点からは単純であると推定される。 ここでは, 化学結合の形成過程が電子基底状態の量子的複雑さの顕著な増大に伴っていることを示す。 水素二量体 H$_{2}$ を原型的な例として研究することにより、2つの水素原子が結合を形成するとき、量子複雑性の特定の尺度は、結合エネルギーの挙動に密接に従う顕著なピークを示すことを示した。 量子情報文学においてマジックとして知られるこの量子複雑性の尺度は、古典的な方法を用いて状態のシミュレートがいかに困難であるかを反映している。 この観測は、強い結合形成または破壊の領域もまた、固有の量子複雑性が強化された領域であることを示している。 この洞察は、量子情報測度と化学反応性の関連性を示唆し、拡張分子を量子計算資源として用いることを提唱している。

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