論文の概要: System-bath model for quantum chemistry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.09631v1
• Date: Tue, 10 Mar 2026 13:08:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-11 15:25:24.325013
• Title: System-bath model for quantum chemistry
• Title（参考訳）: 量子化学のためのシステムバスモデル
• Authors: Dmitry S. Golubev, Reza G. Shirazi, Vladimir V. Rybkin, Benedikt M. Schoenauer, Peter Schmitteckert, Michael Marthaler,
• Abstract要約: 分子ハミルトニアンと量子ビットのハミルトニアンとの近似写像を提案する。 このマッピングによって、近い将来の量子コンピュータ上で分子の励起エネルギーを計算するための新しいアプローチとアルゴリズムがもたらされることを願っている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We propose an approximate mapping of a molecular Hamiltonian to a Hamiltonian of qubits, which allows for high accuracy quantum chemistry calculations of vertical excitation energies of some molecules. The mapping is based on separating of a very small active space of only two orbitals and on modeling the electronic excitations in the remaining orbitals by a set of qubits or, equivalently, by a set of oscillators. This approach is inspired by the Random Phase Approximation (RPA), in which the excitations of electron gas are described by bosonic degrees of freedom. As a result, the Hamiltonian of the molecule is reduced to that of a system-bath model. The "system" part of the Hamiltonian describes the two molecular orbitals -- the highest occupied molecular orbital (HOMO) and the lowest unoccupied molecular orbital (LUMO) -- which are populated by two electrons. Two qubits are sufficient to encode the Hamiltonian of such a system. The "bath" consists of oscillators or, equivalently, of two level systems with each of them corresponding to an electron excitation from a doubly occupied orbital below the Fermi level to an empty orbital above the Fermi level. We hope that this mapping can inspire new approaches and algorithms aimed at calculating excitation energies of molecules on near term quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 分子ハミルトニアンを量子ビットのハミルトニアンに近似的にマッピングすることで、いくつかの分子の垂直励起エネルギーの高精度な量子化学計算を可能にする。 このマッピングは、2つの軌道しか持たない非常に小さな活動空間の分離と、残りの軌道の電子励起を1組の量子ビット、または等価に1組の発振器によってモデル化することに基づいている。 このアプローチはRPA(Random Phase Approximation)にインスパイアされ、電子ガスの励起はボゾン自由度によって記述される。 その結果、分子のハミルトニアンはシステムバスモデルのハミルトニアンに還元される。 ハミルトニアンの「系」の部分は、2つの分子軌道、最も占有された分子軌道(HOMO)と2つの電子が占める非占有分子軌道(LUMO)を記述する。 2つのキュービットはそのような系のハミルトニアンを符号化するのに十分である。 バス (bath) は、フェルミ準位以下からフェルミ準位以下の空軌道までの2つの電子励起に対応する2つの準位系の振動子からなる。 このマッピングによって、近い将来の量子コンピュータ上で分子の励起エネルギーを計算するための新しいアプローチとアルゴリズムがもたらされることを願っている。

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