論文の概要: End-to-End Simulation of Chemical Dynamics on a Quantum Computer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.19007v1
• Date: Thu, 19 Mar 2026 15:13:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-20 17:19:06.219843
• Title: End-to-End Simulation of Chemical Dynamics on a Quantum Computer
• Title（参考訳）: 量子コンピュータにおける化学動力学のエンド・ツー・エンドシミュレーション
• Authors: Elliot C. Eklund, Arkin Tikku, Patrick Sinnott, William J. Huggins, Guang Hao Low, Dominic W. Berry, Ivan Kassal,
• Abstract要約: 量子コンピュータは古典的コンピュータよりも効率的に量子化学力学をシミュレートできる。 我々は化学力学をシミュレーションする効率的なエンドツーエンド量子アルゴリズムを開発した。 光化学は我々のアルゴリズムの初期の応用である可能性が高い。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5890781230024933
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Simulations of chemical dynamics are a powerful means for understanding chemistry. However, classical computers struggle to simulate many chemical processes, especially non-adiabatic ones, where the Born-Oppenheimer approximation breaks down. Quantum computers could simulate quantum-chemical dynamics more efficiently than classical computers, but there is currently no complete quantum algorithm for calculating dynamical observables to within a known error. Here, we develop an efficient, end-to-end quantum algorithm for simulating chemical dynamics that avoids all uncontrolled approximations (including the Born-Oppenheimer approximation) and whose error is bounded subject to mild assumptions. To do so, we treat the nuclei and the electrons on an equal footing and simulate the full molecular wavefunction on a momentum-space grid in first quantization, including all algorithmic steps: initial-state preparation, time evolution using qubitization, and measurement of chemical observables such as reaction yields and rates. Our work gives the first algorithm for quantum simulation of chemistry whose end-to-end complexity achieves sublinear scaling in the size of the grid. We achieve this by developing an exponentially faster method for initial-state-preparation. Photochemistry is a likely early application of our algorithm and we estimate resources required for end-to-end simulations of non-adiabatic dynamics of atmospherically important molecules. Classically intractable photochemical computations could be performed using resources comparable to those required for other chemical applications of quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 化学力学のシミュレーションは化学を理解するための強力な手段である。 しかし、古典的なコンピュータは多くの化学過程、特にボルン=オッペンハイマー近似が崩壊する非断熱的な過程をシミュレートするのに苦労している。 量子コンピュータは古典的コンピュータよりも量子化学力学を効率的にシミュレートすることができたが、現在、既知のエラーの範囲内で動的観測可能を計算するための完全な量子アルゴリズムは存在しない。 ここでは、制御されていない全ての近似(ボルン・オッペンハイマー近似を含む)を回避し、誤りを軽度な仮定の対象とする、化学力学をシミュレーションする効率的なエンドツーエンド量子アルゴリズムを開発する。 そのため、原子核と電子を同じ基底上に処理し、最初の量子化において運動量空間グリッド上の完全な分子波動関数をシミュレートする。 我々の研究は、格子の大きさのサブ線形スケーリングを達成できるエンドツーエンドの複雑さを持つ化学の量子シミュレーションのための最初のアルゴリズムを提供する。 初期状態準備のための指数関数的に高速な手法を開発することでこれを実現できる。 光化学は我々のアルゴリズムの初期の応用であり、大気上重要な分子の非断熱動力学のエンドツーエンドシミュレーションに必要な資源を推定する。 古典的に難解な光化学計算は、量子コンピューティングの他の化学応用に必要な資源に匹敵する資源を用いて行うことができる。

関連論文リスト

• Molecular resonance identification in complex absorbing potentials via integrated quantum computing and high-throughput computing [36.94429692322632]
  本研究では,分子共鳴同定の問題を量子-古典的量子固有解法のハイブリッドネットワークに抽出するために,複素吸収ポテンシャル形式を利用したアルゴリズムを開発した。 シミュレーション量子プロセッサにおける共振エネルギーと波動関数を,現在および計画中の仕様で同定する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-11-20T02:28:05Z)
• Integrating Classical and Quantum Software for Enhanced Simulation of Realistic Chemical Systems [0.0]
  大規模で現実的な化学システムにおける量子コンピューティングの実現可能性を示す。 量子回路シミュレータと高効率な第一原理計算ソフトウェアCP2Kを用いた新しいインタフェースを開発した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-06-23T17:49:54Z)
• A comprehensive framework to simulate real-time chemical dynamics on a fault-tolerant quantum computer [0.0]
  本稿では,量子コンピュータ上での化学系のリアルタイムダイナミクスをシミュレーションするためのエンドツーエンドフレームワークを提案する。 擬似イオンを用いる第1量子化平面波アルゴリズムは、化学的に不活性な電子と核を単一のイオン性物質に集約する。 本稿では, 故障耐性量子コンピュータ上で, 化学的に興味深い複数のシステムに対して, アルゴリズムの実行コストを広範囲に解析する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-04-08T18:00:11Z)
• Experimental Quantum Simulation of Chemical Dynamics [0.0]
  量子コンピュータは効率的な化学シミュレーションを約束するが、既存の量子アルゴリズムは多くの論理量子ビットとゲートを必要とする。 ここでは、よりハードウェア効率の良い符号化方式を用いて、化学力学の最初の量子シミュレーションを行う。 我々の閉じ込められたイオンデバイスは、非断熱化学プロセスのダイナミクスを正確にシミュレートする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-09-06T06:28:05Z)
• Solving an Industrially Relevant Quantum Chemistry Problem on Quantum Hardware [31.15746974078601]
  我々は、捕捉されたイオン量子ハードウェア上で、工業的に関係があり、強く相関する金属キレートの活性空間ハミルトニアンの最低エネルギー固有値を算出する。 量子ハードウェア上で変分量子アルゴリズムを訓練し,次に量子回路の出力として測定された状態の部分空間における古典的対角化を施すことにより,化学的精度を実現することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-08-20T12:50:15Z)
• Solving reaction dynamics with quantum computing algorithms [42.408991654684876]
  線形応答によって支配される異なる反応を記述することに関連する応答関数の量子アルゴリズムについて検討する。 我々は原子核物理学の応用に焦点をあて、格子上の量子ビット効率のマッピングを検討し、現実的な散乱シミュレーションに必要な大量の量を効率的に表現することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-03-30T00:21:46Z)
• Recompilation-enhanced simulation of electron-phonon dynamics on IBM Quantum computers [62.997667081978825]
  小型電子フォノン系のゲートベース量子シミュレーションにおける絶対的資源コストについて考察する。 我々は、弱い電子-フォノン結合と強い電子-フォノン結合の両方のためのIBM量子ハードウェアの実験を行う。 デバイスノイズは大きいが、近似回路再コンパイルを用いることで、正確な対角化に匹敵する電流量子コンピュータ上で電子フォノンダイナミクスを得る。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-02-16T19:00:00Z)
• Engineering analog quantum chemistry Hamiltonians using cold atoms in optical lattices [69.50862982117127]
  数値的なアナログシミュレータの動作条件をベンチマークし、要求の少ない実験装置を見出す。 また、離散化と有限サイズ効果により生じるシミュレーションの誤差についてより深く理解する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-28T11:23:06Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。