論文の概要: A Grid-Based Quantum Algorithm for the Time-Dependent Simulation of Infrared Spectra

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.21122v1
• Date: Sun, 22 Mar 2026 08:42:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.248085
• Title: A Grid-Based Quantum Algorithm for the Time-Dependent Simulation of Infrared Spectra
• Title（参考訳）: 格子型量子アルゴリズムによる赤外スペクトルの時間依存性シミュレーション
• Authors: Xiaoning Feng, Arman Nejad, David P. Tew,
• Abstract要約: 我々は、量子コンピュータ用に特別に設計された赤外線スペクトルをシミュレーションするための時間依存グリッドベースのフレームワークを開発する。 実験系として水分子の振動モデルを用いて, 基本およびオーバートーン帯の位置と強度を正確に決定できることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8602553195689513
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We develop a time-dependent, grid-based framework for simulating infrared spectra that is specifically designed for quantum computers. The proposed circuit employs a probabilistic strategy for applying the non-unitary dipole operator and an Split Operator-Quantum Fourier Transform time evolution scheme. Using a vibrational model of the water molecule as a test system, our classical emulation results demonstrate accurate determination of fundamental and overtone band positions and intensities via Fourier-transformed dipole-dipole autocorrelation functions. We also identify the optimal time parameters that minimise gate depths while maintaining high fidelity. For further resource reduction, we validate the feasibility of utilising harmonic oscillator approximations in state preparation and dipole operator truncations. With its scalability to higher-dimensional normal mode spaces, this wavefunction-based approach establishes a robust foundation for studying IR spectra on future quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 我々は、量子コンピュータ用に特別に設計された赤外線スペクトルをシミュレーションするための時間依存グリッドベースのフレームワークを開発する。 提案回路は、非単体双極子演算子とスプリット演算子-量子フーリエ変換時間発展スキームを適用するための確率的戦略を用いる。 実験系として水分子の振動モデルを用いて, 古典的なエミュレーションにより, フーリエ変換ダイポール-双極子自己相関関数による基本およびオーバートンバンドの位置と強度の正確な決定が得られた。 また,高忠実度を維持しながらゲート深さを最小化する最適時間パラメータも同定した。 さらに資源削減のために、状態準備および双極子演算子トランケーションにおける高調波振動子近似の適用可能性を検証する。 高次元の正規モード空間へのスケーラビリティにより、この波動関数に基づくアプローチは将来の量子ハードウェアでIRスペクトルを研究するための堅牢な基盤を確立する。

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