論文の概要: Integrating Quantum Computing with Multiconfiguration Pair-Density Functional Theory for Biological Electron Transfer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.07359v1
• Date: Sun, 10 Aug 2025 14:18:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.826339
• Title: Integrating Quantum Computing with Multiconfiguration Pair-Density Functional Theory for Biological Electron Transfer
• Title（参考訳）: 生体電子移動のための多構成ペア密度関数理論による量子コンピューティングの統合
• Authors: Yibo Chen, Zirui Sheng, Weitang Li, Yong Zhang, Xun Xu, Jun-Han Huang, Yuxiang Li,
• Abstract要約: VQE-PDFTは、変分量子固有解法と多重構成対密度汎関数理論を統合する量子古典ハイブリッドフレームワークである。 我々は, 複雑な生体システムに応用できる, ハードウェア効率の浅いアンサツ回路を開発した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.663347271382479
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Accurate calculation of strongly correlated electronic systems requires proper treatment of both static and dynamic correlations, which remains challenging for conventional methods. To address this, we present VQE-PDFT, a quantum-classical hybrid framework that integrates variational quantum eigensolver with multiconfiguration pair-density functional theory (MC-PDFT). This framework strategically employs quantum circuits for multiconfigurational wavefunction representation while utilizing density functionals for correlation energy evaluation. The hybrid strategy maintains accurate treatment of static and dynamic correlations while reducing quantum resource requirements. Benchmark validation on the Charge-Transfer dataset confirmed that VQE-PDFT achieves results comparable to conventional MC-PDFT. Building upon this, we developed shallow-depth hardware-efficient ansatz circuits and integrated them into a QM/MM multiscale architecture to enable applications in complex biological systems. This extended framework, when applied to electron transfer in the European robin cryptochrome protein ErCRY4, yielded transfer rates that align well with experimental measurements. Importantly, successful execution on actual quantum hardware demonstrates practical feasibility for biological quantum computing applications, supported by comprehensive error analysis.
• Abstract（参考訳）: 強い相関関係を持つ電子系の正確な計算には、従来の手法では困難な静的相関と動的相関の両方を適切に扱う必要がある。 これを解決するために、変分量子固有解法と多構成対密度汎関数理論(MC-PDFT)を統合する量子古典ハイブリッドフレームワークであるVQE-PDFTを提案する。 このフレームワークは、相関エネルギー評価に密度関数を使用しながら、多重構成波動関数表現に量子回路を戦略的に活用する。 ハイブリッド戦略は、量子リソースの要求を減らしながら、静的および動的相関の正確な処理を維持する。 Charge-Transferデータセットのベンチマーク検証により、VQE-PDFTが従来のMC-PDFTに匹敵する結果を得ることを確認した。 そこで我々は,ハードウェア効率の浅いアンサツ回路を開発し,それをQM/MMマルチスケールアーキテクチャに統合し,複雑な生体システムへの応用を可能にした。 この拡張された枠組みは、ヨーロッパのロビン・クリプトクロムタンパク質ErCRY4の電子移動に応用され、実験的な測定とよく一致した転送速度を得た。 重要なことは、実際の量子ハードウェア上で成功した実行は、包括的なエラー解析によってサポートされている生物学的量子コンピューティングアプリケーションに実用的な実現可能性を示すことである。

関連論文リスト

• TensoMeta-VQC: A Tensor-Train-Guided Meta-Learning Framework for Robust and Scalable Variational Quantum Computing [60.996803677584424]
  TensoMeta-VQCは、VQCの堅牢性とスケーラビリティを大幅に向上させるために設計された、TT誘導型メタラーニングフレームワークである。 我々のフレームワークは、量子回路パラメータの生成を古典的なTTネットワークに完全に委譲し、量子ハードウェアから最適化を効果的に分離する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-08-01T23:37:55Z)
• Parametrized Quantum Circuit Learning for Quantum Chemical Applications [8.698427881418466]
  並列量子回路(PQC)は、複雑な機械学習問題に取り組むための有望なハイブリッドフレームワークを提供する。 本研究では,化学的に有意な2つのデータセットに対するPQCの有用性と限界について検討した。 我々は、14のデータ符号化戦略と12の変分アンセットを組み合わせた168個のPQCの包括的集合を構築し、回路上での性能を5と16の量子ビットで評価する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-07-10T21:35:33Z)
• VQC-MLPNet: An Unconventional Hybrid Quantum-Classical Architecture for Scalable and Robust Quantum Machine Learning [60.996803677584424]
  変分量子回路(VQC)は、量子機械学習のための新しい経路を提供する。 それらの実用的応用は、制約付き線形表現性、最適化課題、量子ハードウェアノイズに対する鋭敏感といった固有の制限によって妨げられている。 この研究は、これらの障害を克服するために設計されたスケーラブルで堅牢なハイブリッド量子古典アーキテクチャであるVQC-MLPNetを導入している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-12T01:38:15Z)
• Deep Learning Accelerated Quantum Transport Simulations in Nanoelectronics: From Break Junctions to Field-Effect Transistors [7.377639942466163]
  DeePTB-NEGFは、ディープラーニングの密結合ハミルトン予測と非平衡グリーン関数法を組み合わせた統合フレームワークである。 我々は、包括的破壊接合シミュレーションとカーボンナノチューブ電界効果トランジスタの2つの挑戦的な応用を通してこれを実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-13T17:27:32Z)
• Parallel Quantum Computing Simulations via Quantum Accelerator Platform Virtualization [44.99833362998488]
  本稿では,量子回路実行の並列化モデルを提案する。 このモデルはバックエンドに依存しない機能を利用することができ、任意のターゲットバックエンド上で並列量子回路の実行を可能にする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-05T17:16:07Z)
• A Hybrid Quantum-Classical Method for Electron-Phonon Systems [40.80274768055247]
  このタイプの相関システムに適したハイブリッド量子古典アルゴリズムを開発した。 このハイブリッド法は、必要な量子ビットと量子ゲートの数を増やすことなく、任意に強い電子-フォノンカップリングに取り組む。 本手法は,半充填時のパラダイム的ハバード・ホルシュタインモデルに適用し,電荷密度波と反強磁性相の競合を正しく捉えていることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-20T08:08:51Z)
• A self-consistent field approach for the variational quantum eigensolver: orbital optimization goes adaptive [52.77024349608834]
  適応微分組立問題集合型アンザッツ変分固有解法(ADAPTVQE)における自己一貫したフィールドアプローチ(SCF)を提案する。 このフレームワークは、短期量子コンピュータ上の化学系の効率的な量子シミュレーションに使用される。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-21T23:15:17Z)
• Estimating Phosphorescent Emission Energies in Ir(III) Complexes using Large-Scale Quantum Computing Simulations [0.0]
  9個のイリジウム錯体の遷移エネルギーの計算に、古典的ハードウェアに反復的クビット結合クラスタ(iQCC)法を適用した。 我々のシミュレーションでは、72個の完全連結かつ誤り訂正された論理量子ビットを持つゲートベースの量子コンピュータが必要である。 iQCC量子法は、微調整DFT関数の精度と一致し、ピアソン相関係数が良く、体系的な改善の可能性がまだ高い。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-07T20:02:10Z)
• Quantum-Classical Hybrid Algorithm for the Simulation of All-Electron Correlation [58.720142291102135]
  本稿では、分子の全電子エネルギーと古典的コンピュータ上の特性を計算できる新しいハイブリッド古典的アルゴリズムを提案する。 本稿では,現在利用可能な量子コンピュータ上で,化学的に関連性のある結果と精度を実現する量子古典ハイブリッドアルゴリズムの能力を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-06-22T18:00:00Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。