論文の概要: Quantum computing for accurate large-scale electronic-structure calculations: DFT-embedded, post-processed quantum-selected configuration interaction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.06015v1
• Date: Thu, 04 Jun 2026 11:04:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-05 22:39:44.742216
• Title: Quantum computing for accurate large-scale electronic-structure calculations: DFT-embedded, post-processed quantum-selected configuration interaction
• Title（参考訳）: 高精度電子構造計算のための量子コンピューティング:DFT埋め込み、後処理量子選択構成相互作用
• Authors: Tuan Minh Do, Yuichiro Yoshida, Tomoya Shiota, Wataru Mizukami,
• Abstract要約: 量子コンピュータ上での量子化学計算のための多層埋め込みフレームワークを提案する。 計算全体は、周辺環境の低コストな密度汎関数理論記述に埋め込まれている。 我々の結果は、大規模化学システムに対する定量的に信頼性の高い量子-古典ハイブリッド計算への道を開くかもしれない。
• 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: We present a multilevel embedding framework for quantum chemistry calculations on a quantum computer. In our framework, a quantum algorithm treats the strongly correlated active space, while a high-level wave-function method such as coupled cluster theory or multireference perturbation theory recovers the remaining correlation in the surrounding region. A sampling-based quantum algorithm, quantum-selected configuration interaction, bridges the quantum and classical treatments. The entire calculation is embedded in a low-cost density functional theory description of the surrounding environment using Manby's projection technique. We apply the framework to organic, metal-organic, and metallic systems, computing bond dissociation energies, adsorption energies, and reaction barriers using only the subset of qubits of a 144-qubit superconducting quantum computer at the University of Osaka and achieving $\sim$1 kcal/mol agreement with classical references for a Menshutkin $\mathrm{S_N2}$ reaction inside a carbon nanotube. Our results may open the way to quantitatively reliable quantum-classical hybrid calculations for large-scale chemical systems.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピュータ上での量子化学計算のための多層埋め込みフレームワークを提案する。 この枠組みでは, 量子アルゴリズムが強く相関する活性空間を処理し, 結合クラスタ理論やマルチ参照摂動理論などの高レベル波動関数法が周辺領域の残りの相関関係を復元する。 サンプリングベースの量子アルゴリズム、量子選択された構成相互作用は、量子および古典的な処理をブリッジする。 計算全体は、マンビーの射影法を用いて、周囲環境の低コストな密度汎関数理論記述に埋め込まれる。 本研究では, 有機, 有機, 有機, 金属系, 吸着エネルギー, および反応障壁を, 大阪大学の144量子ビット超伝導量子コンピュータの量子ビットのサブセットのみを用いて計算し, メンシュトキン$\mathrm{S_N2}$反応の古典的参照に対して$\sim$1 kcal/molの合意を得た。 我々の結果は、大規模化学システムに対する定量的に信頼性の高い量子-古典ハイブリッド計算への道を開くかもしれない。

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