論文の概要: Quantum State Preparation Of Multiconfigurational States For Quantum Chemistry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.05390v1
- Date: Thu, 07 Aug 2025 13:40:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-08-08 18:59:39.880398
- Title: Quantum State Preparation Of Multiconfigurational States For Quantum Chemistry
- Title（参考訳）: 量子化学のための多構成状態の量子状態生成
- Authors: Gabriel Greene-Diniz, Georgia Prokopiou, David Zsolt Manrique, David Muñoz Ramo,
- Abstract要約: 量子化学応用のための多構成状態のための2つの量子回路準備法を実装し,検討する。
本稿では,量子回路上でのマルチコンフィグレーション状態の生成に必要な外部制御を自動的に検出する手法を実装した。
我々は、強相関分子の基底状態を含む様々な応用において、これらの手法の利点を実証する。
- 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: The ability to prepare states for quantum chemistry is a promising feature of quantum computers, and efficient techniques for chemical state preparation is an active area of research. In this paper, we implement and investigate two methods of quantum circuit preparation for multiconfigurational states for quantum chemical applications. It has previously been shown that controlled Givens rotations are universal for quantum chemistry. To prepare a selected linear combination of Slater determinants (represented as occupation number configurations) using Givens rotations, the gates that rotate between the reference and excited determinants need to be controlled on qubits outside the excitation (external controls), in general. We implement a method to automatically find the external controls required for utilizing Givens rotations to prepare multiconfigurational states on a quantum circuit. We compare this approach to an alternative technique that exploits the sparsity of the chemical state vector and find that the latter can outperform the method of externally controlled Givens rotations; highly reduced circuits can be obtained by taking advantage of the sparse nature (where the number of basis states is significantly less than 2$^{n_q}$ for $n_q$ qubits) of chemical wavefunctions. We demonstrate the benefits of these techniques in a range of applications, including the ground states of a strongly correlated molecule, matrix elements of the Q-SCEOM algorithm for excited states, as well as correlated initial states for a quantum subspace method based on quantum computed moments and quantum phase estimation.
- Abstract（参考訳）: 量子化学のための状態を作る能力は量子コンピュータの有望な特徴であり、化学状態を作るための効率的な技術は研究の活発な領域である。
本稿では,量子化学応用のためのマルチコンフィグレーション状態のための2つの量子回路準備法の実装と検討を行う。
制御されたゲインの回転は量子化学において普遍的であることが以前は示されていた。
ゲインズローテーションを用いてスレーター行列式(占有数構成として表される)の選択された線形結合を作成するために、基準と励起行列式の間で回転するゲートは、一般に励起の外のキュービット(外部制御)で制御する必要がある。
本稿では,量子回路上でのマルチコンフィグレーション状態の生成に必要な外部制御を自動的に検出する手法を実装した。
本手法は, 化学状態ベクトルの空隙性を利用した代替手法と比較し, 化学波動関数のスパース性(基底状態の数が2$^{n_q}=$$n_q$ qubits)を生かして, 外部制御された主軸回転法よりも優れた回路が得られることを示した。
我々はこれらの手法の利点を、強相関分子の基底状態、励起状態に対するQ-S CEOMアルゴリズムの行列要素、量子計算モーメントと量子位相推定に基づく量子部分空間法における相関初期状態など、様々な応用で示す。
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