論文の概要: Towards Quantum Advantage in Chemistry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.13657v1
• Date: Mon, 15 Dec 2025 18:49:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.815154
• Title: Towards Quantum Advantage in Chemistry
• Title（参考訳）: 化学における量子アドバンテージを目指して
• Authors: Scott N. Genin, Ohyun Kwon, Seyyed Mehdi Hosseini Jenab, Seon-Jeong Lim, Taehyung Kim, Tae-Gon Kim, Rami Gherib, Angela F. Harper, Ilya G. Ryabinkin, Michael G. Helander,
• Abstract要約: 我々は、フォールトトレラント量子ハードウェア上で繰り返し量子ビット結合クラスタアルゴリズムを実行する。 実験の結果,iQCCは平均絶対誤差が0.05 eV,R$2$ (0.94) であることがわかった。 これらのシステムは古典的には$sim$200論理量子ビットまで抽出可能である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.70661060006164
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Molecular simulations are widely regarded as leading candidates to demonstrate quantum advantage--defined as the point at which quantum methods surpass classical approaches in either accuracy or scale. Yet the qubit counts and error rates required to realize such an advantage remain uncertain; resource estimates for ground-state electronic structure span orders of magnitude, and no quantum-native method has been validated at a commercially relevant scale. Here we address this uncertainty by executing the iterative qubit coupled-cluster (iQCC) algorithm, designed for fault-tolerant quantum hardware, at unprecedented scale using a quantum solver on classical processors, enabling simulations of transition organo-metallic complexes requiring hundreds of logical qubits and millions of entangling gates. Using this approach, we compute the lowest triplet excited state (T$_1$) energies of Ir(III) and Pt(II) phosphorescent organometallic compounds and show that iQCC achieves the lowest mean absolute error (0.05 eV) and highest R$^2$ (0.94) relative to experiment, outperforming leading classical methods. We find these systems remain classically tractable up to $\sim$200 logical qubits, establishing the threshold at which quantum advantage in computational chemistry may emerge and clarifying resource requirements for future quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 分子シミュレーションは量子優位性を示す主要な候補として広く認められており、量子法が古典的なアプローチを精度またはスケールで上回る点として定義されている。 しかし、そのような利点を実現するのに必要な量子ビット数と誤差率は不確実であり、基底状態の電子構造に対する資源推定は桁違いであり、商業的に関係のあるスケールで量子ネイティブな手法が検証されていない。 ここでは、古典プロセッサ上の量子ソルバを用いて、フォールトトレラント量子ハードウェア用に設計された反復量子ビット結合クラスタ(iQCC)アルゴリズムを前例のない規模で実行し、数百の論理量子ビットと数百万のエンタングゲートを必要とする遷移有機金属錯体のシミュレーションを可能にすることにより、この不確実性に対処する。 このアプローチを用いて、Ir(III)およびPt(II)蛍光有機金属化合物の最低三重項励起状態(T$_1$)エネルギーを計算し、iQCCが実験値に対して最低平均絶対誤差(0.05 eV)および最高R$^2$(0.94)を達成することを示す。 これらのシステムは古典的には$\sim$200論理量子ビットまで抽出可能であり、計算化学における量子優位性が出現するしきい値を確立し、将来の量子コンピュータのリソース要求を明確にする。

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