論文の概要: An Oracle-Free Quantum Algorithm for Nonadiabatic Quantum Molecular Dynamics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.19319v1
• Date: Tue, 21 Apr 2026 10:28:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-22 22:41:49.72455
• Title: An Oracle-Free Quantum Algorithm for Nonadiabatic Quantum Molecular Dynamics
• Title（参考訳）: 非断熱量子分子動力学のためのOracleフリー量子アルゴリズム
• Authors: Joshua Courtney,
• Abstract要約: 論文はダイアバティック・ハミルトン作用素を第一量子分割演算プロパゲータとして直接計算基礎に適用する。 回路は導出・特定され、マルチモードおよびマルチチャネル拡張に焦点を絞った回路最適化を行う。
• 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: Quantum computation is an attractive front for many problems that are intractable for computers today. One such problem is nonadiabatic quantum molecular dynamics, where quantized internal states coupling to parameterized modes result in a Hamiltonian resistant to oracle-based models and spectral decomposition. This dissertation applies diabatic Hamiltonian operators directly to the computational basis as first-quantized split-operator propagators, validated with dynamic observables including absorption and recurrence spectra, scattering cross-sections, population dynamics, and quantum scars. Circuits are derived and specified, with focused circuit optimization in multi-mode and multi-channel extensions, including multivariate potential energy terms and graph theoretic optimization from molecular symmetry. Resource estimation shows circuit depth advantage against QROM-loading architectures on a fault-tolerant scale, and a quantitative comparison against quantum signal processing variants confirms that a Trotter-based architecture retains a scalable T-gate advantage. Expanding beyond electronic states demonstrates that duality between finite basis and discrete variable representations permits congruent structural decompositions into quantum circuits, expanding the use of multi-channel dynamics far beyond chemistry.
• Abstract（参考訳）: 量子計算は、今日のコンピュータにとって魅力的な多くの問題にとって魅力的な分野である。 そのような問題の1つは、量子化された内部状態とパラメータ化されたモードとの結合が、オラクルベースのモデルとスペクトル分解に対するハミルトニアン耐性をもたらす、非断熱的量子分子動力学である。 この論文は、ダイアバティック・ハミルトン作用素を第一量子化分割演算子プロパゲータとして直接計算基礎に適用し、吸収スペクトルや再帰スペクトル、散乱断面積、人口動態、量子傷などの動的観測可能条件で検証する。 回路は導出・特定され、多変量ポテンシャルエネルギー項や分子対称性からのグラフ理論最適化を含むマルチモードおよびマルチチャネル拡張において焦点を絞った回路最適化が行われる。 リソース推定は、フォールトトレラントスケールでのQROMローディングアーキテクチャに対する回路深さの優位性を示し、量子信号処理の変種との比較により、トロッターベースのアーキテクチャがスケーラブルなTゲートの優位性を維持することを確認した。 電子状態を超えて拡大することで、有限基底と離散変数表現の双対性は量子回路への共役構造分解を可能にし、化学以外のマルチチャネル力学の利用を拡大することを示した。

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