論文の概要: Ground State Energy of Helium Using a Four-Qubit Photonic Processor with the Variational Quantum Eigensolver (VQE)

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.07568v1
• Date: Thu, 10 Apr 2025 09:00:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-11 12:24:35.465847
• Title: Ground State Energy of Helium Using a Four-Qubit Photonic Processor with the Variational Quantum Eigensolver (VQE)
• Title（参考訳）: 変量量子固有解法(VQE)を用いた4ビットフォトニックプロセッサによるヘリウムの基底状態エネルギー
• Authors: Badie Ghavami, Forouzan Mirmasoudi,
• Abstract要約: 我々はヘリウム(He)分子基底状態エネルギーを計算するために量子プロセッサアプリケーションを探索した。 その結果,従来の計算手法に比べて精度が大幅に向上した。 この研究は、量子化学、計算物理学、データ科学の分野における量子プロセッサの可能性を強調している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: To understand the properties and interactions of materials, and determining the ground state energies is one of the important challenges in quantum chemistry, materials science, and quantum mechanics, where quantum computing can play an important role for studying the properties of materials. In this study, we have explored the quantum processor application to compute the Helium (He) molecule ground state energy which utilizes the Variational Quantum Eigensolver (VQE) algorithm. In here, we have implemented VQE on a state-of-the-art quantum processor, optimizing a parameterized quantum circuit to minimize the energy expectation value of the He molecule's Hamiltonian on the four qubits processor. The obtained results of this work show a significant improvement in accuracy compared to classical computational methods, such as Hartree-Fock and density functional theory, which demonstrate the compute potential of quantum algorithms in quantum many-body problems. Thus, these results demonstrate the advantages of quantum computing in achieving high accuracy in simulations of molecular and material properties, and pave the way for future applications in more complex systems. This work highlights the potential of quantum processors in the fields of quantum chemistry, computational physics, and data science.
• Abstract（参考訳）: 物質の物性と相互作用を理解し、基底状態エネルギーを決定することは、量子化学、材料科学、量子力学において重要な課題の1つであり、量子コンピューティングは材料の物性を研究する上で重要な役割を果たす。 本研究では,変量量子固有解法(VQE)アルゴリズムを用いて,ヘリウム(He)分子基底状態エネルギーを計算するための量子プロセッサアプリケーションについて検討した。 ここでは,4量子ビットプロセッサ上でのHe分子のハミルトニアンのエネルギー期待値の最小化のために,パラメータ化量子回路を最適化し,最先端の量子プロセッサにVQEを実装した。 この研究の結果は、量子多体問題における量子アルゴリズムの計算ポテンシャルを実証するハートリー・フォックや密度汎関数理論のような古典的な計算手法と比較して、精度が大幅に向上したことを示している。 これらの結果は、分子特性と材料特性のシミュレーションにおいて高い精度を達成する量子コンピューティングの利点を示し、より複雑なシステムにおける将来の応用の道を開いた。 この研究は、量子化学、計算物理学、データ科学の分野における量子プロセッサの可能性を強調している。

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