論文の概要: Quantum Advantage in Computational Chemistry?

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.20972v1
• Date: Thu, 28 Aug 2025 16:26:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-29 18:12:02.507646
• Title: Quantum Advantage in Computational Chemistry?
• Title（参考訳）: 計算化学における量子アドバンテージ
• Authors: Hans Gundlach, Keeper Sharkey, Jayson Lynch, Victoria Hazoglou, Kung-Chuan Hsu, Carl Dukatz, Eleanor Crane, Karin Walczyk, Marcin Bodziak, Johannes Galatsanos-Dueck, Neil Thompson,
• Abstract要約: 多くの場合、古典的な計算化学手法は、少なくとも今後数十年間は量子アルゴリズムよりも優れているだろう。 今後10年ほどで、量子コンピューティングは、小規模から中規模の分子を用いた高精度な計算に最も影響があることがわかりました。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5568252496225279
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: For decades, computational chemistry has been posited as one of the areas in which quantum computing would revolutionize. However, the algorithmic advantages that fault-tolerant quantum computers have for chemistry can be overwhelmed by other disadvantages, such as error correction, processor speed, etc. To assess when quantum computing will be disruptive to computational chemistry, we compare a wide range of classical methods to quantum computational methods by extending the framework proposed by Choi, Moses, and Thompson. Our approach accounts for the characteristics of classical and quantum algorithms, and hardware, both today and as they improve. We find that in many cases, classical computational chemistry methods will likely remain superior to quantum algorithms for at least the next couple of decades. Nevertheless, quantum computers are likely to make important contributions in two important areas. First, for simulations with tens or hundreds of atoms, highly accurate methods such as Full Configuration Interaction are likely to be surpassed by quantum phase estimation in the coming decade. Secondly, in cases where quantum phase estimation is most efficient less accurate methods like Couple Cluster and Moller-Plesset, could be surpassed in fifteen to twenty years if the technical advancements for quantum computers are favorable. Overall, we find that in the next decade or so, quantum computing will be most impactful for highly accurate computations with small to medium-sized molecules, whereas classical computers will likely remain the typical choice for calculations of larger molecules.
• Abstract（参考訳）: 何十年もの間、量子コンピューティングが革命する分野の一つとして計算化学が提案されてきた。 しかし、フォールトトレラント量子コンピュータが化学に持つアルゴリズム上の利点は、エラー訂正やプロセッサ速度などの他の欠点に圧倒される可能性がある。 量子コンピューティングがいつ計算化学に破壊的になるかを評価するため、Choi、Moses、Thompsonによって提案されたフレームワークを拡張して、様々な古典的手法と量子計算手法を比較した。 弊社のアプローチは、古典的アルゴリズムと量子的アルゴリズムの特徴と、それらが改善するにつれて、ハードウェアを考慮に入れている。 多くの場合、古典的な計算化学手法は、少なくとも今後数十年間は量子アルゴリズムよりも優れていることが分かっています。 それでも、量子コンピュータは2つの重要な領域で重要な貢献をする可能性が高い。 第一に、数十から数百の原子を持つシミュレーションでは、フル構成相互作用のような高精度な手法が今後10年間で量子位相推定によって超える可能性が高い。 第二に、量子位相推定がカップルクラスタやモラー・プレセットのようなより効率の悪い方法である場合、量子コンピュータの技術的進歩が好まれるなら、15年から20年で超える可能性がある。 全体として、今後10年ほどで量子コンピューティングは、小さな分子と中規模の分子の高度に正確な計算に最も影響を与えるだろうが、古典的なコンピュータは、より大きな分子の計算に典型的な選択肢である可能性が高い。

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