論文の概要: Classical solution of the FeMo-cofactor model to chemical accuracy and its implications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.04621v1
- Date: Thu, 08 Jan 2026 05:49:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-09 17:01:53.060755
- Title: Classical solution of the FeMo-cofactor model to chemical accuracy and its implications
- Title（参考訳）: FeMo-cofactorモデルの化学精度に対する古典的解法とその意味
- Authors: Huanchen Zhai, Chenghan Li, Xing Zhang, Zhendong Li, Seunghoon Lee, Garnet Kin-Lic Chan,
- Abstract要約: 1つ以上のFeMo-Coモデルにおいて、基底状態から化学的精度の計算方法を示す。
我々は,コファクタの現実的な表現における電子的景観を明らかにするために,より単純な計算手順を蒸留する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.412803906440411
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The main source of reduced nitrogen for living things comes from nitrogenase, which converts N2 to NH3 at the FeMo-cofactor (FeMo-co). Because of its role in supporting life, the uncertainty surrounding the catalytic cycle, and its compositional richness with eight transition metal ions, FeMo-co has fascinated scientists for decades. After much effort, the complete atomic structure was resolved. However, its electronic structure, central to reactivity, remains under intense debate. FeMo-co's complexity, arising from many unpaired electrons, has led to suggestions that it lies beyond the reach of classical computing. Consequently, there has been much interest in the potential of quantum algorithms to compute its electronic structure. Estimating the cost to compute the ground-state to chemical accuracy (~1 kcal/mol) within one or more FeMo-co models is a common benchmark of quantum algorithms in quantum chemistry, with numerous resource estimates in the literature. Here we address how to perform the same task using classical computation. We use a 76 orbital/152 qubit resting state model, the subject of most quantum resource estimates. Based on insight into the multiple configuration nature of the states, we devise classical protocols that yield rigorous or empirical upper bounds to the ground-state energy. Extrapolating these we predict the ground-state energy with an estimated uncertainty on the order of chemical accuracy. Having performed this long-discussed computational task, we next consider implications beyond the model. We distill a simpler computational procedure which we apply to reveal the electronic landscape in realistic representations of the cofactor. We thus illustrate a path to a precise computational understanding of FeMo-co electronic structure.
- Abstract（参考訳）: 生物の窒素還元の主な原因は、FeMo-cofactor(FeMo-cofactor)でN2をNH3に変換する窒素分解酵素である。
生命を支える役割、触媒サイクルを取り巻く不確実性、および8つの遷移金属イオンとの組成的な富のために、FeMo-coは数十年にわたって科学者を魅了してきた。
多くの努力の末、完全な原子構造が解決された。
しかし、その電子構造は、反応性の中心であり、いまだに激しい議論が続いている。
FeMo-coの複雑さは、多くの未対電子から生じるもので、古典的な計算の範囲を超えていることを示唆している。
その結果、量子アルゴリズムの電子構造を計算する可能性に大きな関心が寄せられている。
基底状態を計算するコストを1つ以上のFeMo-coモデルで計算するコスト (~1 kcal/mol) と見積もるのは、量子化学における量子アルゴリズムの一般的なベンチマークであり、文献に多くの資源推定がある。
ここでは、古典計算を用いて、同じタスクを実行する方法について述べる。
76の軌道/152の静止状態モデルを用いており、これはほとんどの量子資源推定の対象となっている。
状態の多重構成性に関する洞察に基づいて、基底状態エネルギーに厳密あるいは経験的な上界をもたらす古典的プロトコルを考案する。
これらを外挿することにより、化学的精度の順に推定された不確かさで基底状態エネルギーを予測する。
この長期にわたる計算処理を行ない、そのモデルを超えた意味を考察する。
我々は,コファクタの現実的な表現における電子的景観を明らかにするために,より単純な計算手順を蒸留する。
したがって、FeMo-co電子構造の正確な計算的理解への道を示す。
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