論文の概要: Coupled cluster method tailored by quantum selected configuration interaction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.16911v1
• Date: Fri, 20 Jun 2025 11:07:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-23 19:00:05.42309
• Title: Coupled cluster method tailored by quantum selected configuration interaction
• Title（参考訳）: 量子選択構成相互作用による結合クラスタ法
• Authors: Luca Erhart, Yuichiro Yoshida, Wataru Mizukami,
• Abstract要約: 本稿では、結合クラスタ(CC)理論を量子選択構成相互作用(QSCI)波動関数で調整するハイブリッド量子古典スキームを提案する。 QSCIは、量子ハードウェア上に準備された多電子状態の再構築にスケーラブルでショット効率のよいアプローチを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present the quantum-selected configuration interaction-tailored coupled-cluster (QSCI-TCC) method, a hybrid quantum-classical scheme that tailors coupled-cluster (CC) theory with a quantum-selected configuration interaction (QSCI) wave function. QSCI provides a scalable, shot-efficient approach to reconstructing the many-electron state prepared on quantum hardware on a classical computer. The resulting active-space CI coefficients, which are free from additive shot noise, are mapped to fixed cluster amplitudes within the tailored coupled-cluster framework, after which a conventional CC calculation optimizes the remaining amplitudes. This workflow embeds static (strong) correlation from the quantum device and subsequently recovers dynamical (weak) correlation, yielding a balanced description of both. The method is classically simulated and applied to the simultaneous O-H bond dissociation in H$_2$O and the triple-bond dissociation in N$_2$. QSCI-TCC and its perturbative-triples variant, QSCI-TCC(T), provide accurate results even where CCSD or CCSD(T) begin to break down. Shot-count tests for the N$_2$ (6e, 6o) active space demonstrate that, with the (c) correction, chemically sufficient precision ($\leq 1$ kcal/mol) is achieved with only $1.0 \times 10^5$ shots in the strongly correlated regime ($r=2.2$ \r{A}) -- an order of magnitude fewer than required by an earlier matchgate-shadows implementation [J. Chem. Theory Comput., 20, 5068 (2024)]. By pairing resource-efficient quantum sampling with the CC theory, QSCI-TCC provides a promising pathway to quantum-chemical calculations of classically intractable systems.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,QSCI-TCC(quantum-Selected configuration interaction-tailored coupled-cluster)法について述べる。 QSCIは、古典的なコンピュータ上で量子ハードウェア上に準備された多電子状態の再構築にスケーラブルでショット効率のよいアプローチを提供する。 得られたアクティブスペースCI係数は、付加的なショットノイズを伴わないが、調整された結合クラスタフレームワーク内の固定クラスタ振幅にマッピングされ、その後、従来のCC計算によって残りの振幅を最適化する。 このワークフローは量子デバイスからの静的な(強い)相関を埋め込み、その後動的(弱い)相関を回復し、両者のバランスの取れた記述をもたらす。 この方法は古典的にシミュレートされ、H$_2$Oの同時O-H結合解離とN$_2$の3重結合解離に適用される。 QSCI-TCCとその摂動トリップ変種であるQSCI-TCC(T)は、CCSDやCCSD(T)が故障し始めた場合でも正確な結果を提供する。 活性空間 N$_2$ (6e, 6o) のショットカウントテストでは、(c) の補正により、化学的に十分な精度 (\leq 1$ kcal/mol) が、強い相関状態 (r=2.2$ \r{A}) においてわずか1.0 \times 10^5$のショットで達成される。 資源効率のよい量子サンプリングをCC理論と組み合わせることで、QSCI-TCCは古典的に難解なシステムの量子化学計算への有望な経路を提供する。

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