論文の概要: Supramolecular approach-based intermolecular interaction energy calculations using quantum phase estimation algorithm

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.04587v1
• Date: Thu, 04 Dec 2025 09:00:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-05 21:11:46.081812
• Title: Supramolecular approach-based intermolecular interaction energy calculations using quantum phase estimation algorithm
• Title（参考訳）: 量子位相推定アルゴリズムを用いた分子間相互作用エネルギー計算
• Authors: Yuhei Tachi, Akihiko Arakawa, Taisei Osawa, Masayoshi Terabe, Kenji Sugisaki,
• Abstract要約: 本稿では,量子位相推定に基づく完全能動空間構成相互作用計算の資源効率のよい実装を提案する。 水素結合水二量体の超分子アプローチに基づく分子間相互作用エネルギー計算のためのQPEの数値シミュレーションを行った。 QPEの量子回路圧縮に関する予備的な結果も提示され、2量子ゲートと深さの削減が図られた。
• 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: Accurate computation of non-covalent, intermolecular interaction energies is important to understand various chemical phenomena, and quantum computers are anticipated to accelerate it. Although the state-of-the-art quantum computers are still noisy and intermediate-scale ones, development of theoretical frameworks those are expected to work on a fault-tolerant quantum computer is an urgent issue. In this work, we explore resource-efficient implementation of the quantum phase estimation-based complete active space configuration interaction (QPE-CASCI) calculations, with the aid of the second-order Møller--Plesset perturbation theory (MP2)-based active space selection with Boys localized orbitals. We performed numerical simulations of QPE for the supramolecular approach-based intermolecular interaction energy calculations of the hydrogen-bonded water dimer, using 6 system and 6 ancilla qubits. With the aid of algorithmic error mitigation, the QPE-CASCI simulations achieved interaction energy predictions with an error of 0.02 kcal mol$^{-1}$ relative to the CASCI result, demonstrating the accuracy and efficiency of the proposed methodology. Preliminary results on quantum circuit compression for QPE are also presented to reduce the number of two-qubit gates and depth.
• Abstract（参考訳）: 非共有の分子間相互作用エネルギーの正確な計算は、様々な化学現象を理解するために重要であり、量子コンピュータはそれを加速することが期待されている。 最先端の量子コンピュータはまだノイズが多く、中規模であるにもかかわらず、フォールトトレラントな量子コンピュータで動く理論フレームワークの開発は緊急の問題である。 本研究では,量子位相推定に基づく完全能動空間構成相互作用(QPE-CASCI)計算の資源効率を,ボーイズ局在軌道を用いた2次Møller--Plesset摂動理論(MP2)を用いて検討する。 水素結合水二量体の超分子アプローチに基づく分子間相互作用エネルギー計算におけるQPEの数値シミュレーションを行った。 アルゴリズムによる誤差軽減により、QPE-CASCIシミュレーションは、CASCI結果に対して0.02 kcal mol$^{-1}$の誤差で相互作用エネルギー予測を達成し、提案手法の精度と効率性を実証した。 QPEの量子回路圧縮に関する予備的な結果も提示され、2量子ゲートと深さの削減が図られた。

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