論文の概要: Reduced density matrix and cumulant approximations of quantum linear response

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.07296v1
• Date: Sun, 10 Aug 2025 11:11:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.794248
• Title: Reduced density matrix and cumulant approximations of quantum linear response
• Title（参考訳）: 量子線型応答の還元密度行列と累積近似
• Authors: Theo Juncker von Buchwald, Erik Rosendahl Kjellgren, Jacob Kongsted, Stephan P. A. Sauer, Sonia Coriani, Karl Michael Ziems,
• Abstract要約: 短期中間スケール量子コンピュータの現在の量子時代は、ノイズ、短いデコヒーレンス時間、遅い測定速度によって支配されている。 したがって、量子ワークロードを大幅に減らし、メソッドの品質にわずかに影響を及ぼす近似を見つけることは興味深い。 還元密度行列 (RDM) を直接近似するか, あるいはそれぞれの還元密度累積 (RDC) を通して間接的に近似することにより, 単数および倍数法 (qLRSD) を近似する。
• 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: Linear response (LR) is an important tool in the computational chemist's toolbox. It is therefore no surprise that the emergence of quantum computers has led to a quantum version, quantum LR (qLR). However, the current quantum era of near-term intermediary scale quantum (NISQ) computers is dominated by noise, short decoherence times, and slow measurement speed. It is therefore of interest to find approximations that greatly reduce the quantum workload while only slightly impacting the quality of a method. In an effort to achieve this, we approximate the naive qLR with singles and doubles (qLRSD) method by either directly approximating the reduced density matrices (RDMs) or indirectly through their respective reduced density cumulants (RDCs). We present an analysis of the measurement costs behind qLR with RDMs, and report qLR results for model Hydrogen ladder systems; for varying active space sizes of OCS, SeH$_2$, and H$_2$S; and for symmetrically stretched H$_2$O and BeH$_2$. Discouragingly, while approximations to the 4-body RDMs and RDCs seem to produce good results for systems at the equilibrium geometry and for some types of core excitations, they both tend to fail when the system exhibits strong correlation. All approximations to the 3-body RDMs and/or RDCs severely affect the results and cannot be applied.
• Abstract（参考訳）: 線形応答(LR)は計算化学者のツールボックスにおいて重要なツールである。 したがって、量子コンピュータの出現が量子バージョンである量子LR(quantum LR)に繋がったことは驚くべきことではない。 しかし、NISQコンピュータの現在の量子時代はノイズ、短いデコヒーレンス時間、遅い測定速度で支配されている。 したがって、量子ワークロードを大幅に減らし、メソッドの品質にわずかに影響を及ぼす近似を見つけることは興味深い。 これを実現するために,還元密度行列 (RDM) を直接近似するか,あるいはそれぞれの還元密度累積 (RDC) を通して間接的に近似することにより,素数 qLR を単数と倍数 (qLRSD) 法で近似する。 本稿では, RDM を用いた qLR の背景となる測定コストの解析を行い, OCS, SeH$_2$, H$_2$S の活性空間サイズ, 対称伸張 H$_2$O および BeH$_2$ の qLR 結果について報告する。 異論として、4体式 RDM と RDC の近似は平衡幾何学系やある種のコア励起系において良い結果をもたらすように見えるが、どちらも強い相関関係を示すと失敗する傾向にある。 3 体 RDM および/または RDC に対する全ての近似は、結果に大きく影響し、適用できない。

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