論文の概要: Multireference error mitigation for quantum computation of chemistry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.08291v1
- Date: Tue, 13 May 2025 07:11:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-14 20:57:54.462136
- Title: Multireference error mitigation for quantum computation of chemistry
- Title（参考訳）: 化学の量子計算のための多重参照誤差緩和
- Authors: Hang Zou, Erika Magnusson, Hampus Brunander, Werner Dobrautz, Martin Rahm,
- Abstract要約: 参照状態エラー緩和(REM)の拡張であるMREM(Multireference-state error mitigation)を導入する。
MREMは多重参照状態を利用して強相関基底状態のノイズを捕捉する。
分子系の包括的シミュレーションによるMREMの有効性を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0879626117219674
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum error mitigation (QEM) strategies are essential for improving the precision and reliability of quantum chemistry algorithms on noisy intermediate-scale quantum devices. Reference-state error mitigation (REM) is a cost-effective chemistry-inspired QEM method that performs exceptionally well for weakly correlated problems. However, the effectiveness of REM is often limited when applied to strongly correlated systems. Here, we introduce multireference-state error mitigation (MREM), an extension of REM that systematically captures quantum hardware noise in strongly correlated ground states by utilizing multireference states. A pivotal aspect of MREM is using Givens rotations to efficiently construct quantum circuits to generate multireference states. To strike a balance between circuit expressivity and noise sensitivity, we employ compact wavefunctions composed a few dominant Slater determinants. These truncated multireference states, engineered to exhibit substantial overlap with the target ground state, can effectively enhance error mitigation in variational quantum eigensolver experiments. We demonstrate the effectiveness of MREM through comprehensive simulations of molecular systems $\mathrm{H_2O, ~N_2, ~and ~F_2}$, underscoring its ability to realize significant improvements in computational accuracy compared to the original REM method. MREM broadens the scope of error mitigation to encompass a wider variety of molecular systems, including those exhibiting pronounced electron correlation.
- Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間規模量子デバイス上での量子化学アルゴリズムの精度と信頼性を向上させるためには、量子エラー緩和(QEM)戦略が不可欠である。
基準状態誤差軽減法(Reference-state error mitigation, REM)は、弱い相関問題に対して非常によく機能する、コスト効率のよい化学インスパイアされたQEM法である。
しかし、強い相関系に適用した場合、REMの有効性は制限されることが多い。
本稿では,マルチ参照状態を利用して,強い相関状態における量子ハードウェアノイズを体系的にキャプチャするREMの拡張であるMREMを導入する。
MREMの重要な側面は、Givens回転を使って量子回路を効率的に構築し、多重参照状態を生成することである。
回路表現率と雑音感度のバランスをとるために,数個の支配的スレーター行列式からなる小型波動関数を用いる。
これらの切り離された多重参照状態は、ターゲット基底状態とかなり重なり合うように設計されており、変分量子固有解法実験における誤差軽減を効果的に強化することができる。
本稿では,分子系の包括的シミュレーションによるMREMの有効性を実証し,元のREM法と比較して計算精度が大幅に向上したことを示す。
MREMは、電子相関を示す分子を含む幅広い分子系をカバーするために、エラー軽減の範囲を広げる。
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