論文の概要: Molecular Quantum Computations on a Protein

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.17130v1
• Date: Thu, 18 Dec 2025 23:51:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-22 19:25:54.20027
• Title: Molecular Quantum Computations on a Protein
• Title（参考訳）: タンパク質の分子量子計算
• Authors: Akhil Shajan, Danil Kaliakin, Fangchun Liang, Thaddeus Pellegrini, Hakan Doga, Subhamoy Bhowmik, Susanta Das, Antonio Mezzacapo, Mario Motta, Kenneth M. Merz,
• Abstract要約: 本研究は、量子ハードウェアを用いた分子電子構造計算のためのフラグメントベースの量子中心超計算ワークフローの実装について述べる。 このワークフローは、300原子Trp-cageミニタンパク質の2つのコンホメーラーの相対エネルギーを予測するために応用される。
• 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: This work presents the implementation of a fragment-based, quantum-centric supercomputing workflow for computing molecular electronic structure using quantum hardware. The workflow is applied to predict the relative energies of two conformers of the 300-atom Trp-cage miniprotein. The methodology employs wave function-based embedding (EWF) as the underlying fragmentation framework, in which all atoms in the system are explicitly included in the CI treatment. CI calculations for individual fragments are performed using either sample-based quantum diagonalization (SQD) for challenging fragments or full configuration interaction (FCI) for trivial fragments. To assess the accuracy of SQD for fragment CI calculations, EWF-(FCI,SQD) results are compared against EWF-MP2 and EWF-CCSD benchmarks. Overall, the results demonstrate that large-scale electronic configuration interaction (CI) simulations of protein systems containing hundreds or even thousands of atoms can be realized through the combined use of quantum and classical computing resources.
• Abstract（参考訳）: 本研究は、量子ハードウェアを用いた分子電子構造計算のためのフラグメントベースの量子中心超計算ワークフローの実装について述べる。 このワークフローは、300原子Trp-cageミニタンパク質の2つのコンホメーラーの相対エネルギーを予測するために応用される。 この手法は波動関数ベースの埋め込み(EWF)を基盤となる断片化フレームワークとして採用しており、システム内の全ての原子がCI処理に明示的に含まれている。 個々のフラグメントに対するCI計算は、挑戦的なフラグメントのためのサンプルベース量子対角化(SQD)または自明なフラグメントのためのフル構成相互作用(FCI)を用いて行われる。 フラグメントCI計算におけるSQDの精度を評価するため、EWF-(FCI,SQD)の結果をEWF-MP2およびEWF-CCSDベンチマークと比較した。 全体として、数百から数千の原子を含むタンパク質系の大規模電子配置相互作用(CI)シミュレーションは、量子コンピューティング資源と古典コンピューティングリソースの組み合わせによって実現可能であることを示した。

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