論文の概要: Analytical Nuclear Gradients and Hessians on Quantum Hardware via Orbital-Optimized VQE with Error Mitigation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.08758v1
• Date: Sun, 09 Aug 2026 15:18:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-11 19:16:36.941386
• Title: Analytical Nuclear Gradients and Hessians on Quantum Hardware via Orbital-Optimized VQE with Error Mitigation
• Title（参考訳）: 軌道最適化VQEによる量子ハードウェアの解析的核勾配とヘッセン
• Abstract要約: 核勾配とヘッセンは計算化学の基本的な量である。 量子ハードウェアにおける解析的実装について述べる。 この手法は軌道最適化と線形応答理論を組み合わせた活性空間の枠組みで定式化されている。
• 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: Nuclear gradients and Hessians are fundamental quantities in computational chemistry, essential for a wide range of applications including geometry optimization, vibrational spectroscopy, and molecular property calculations. In this work, we present their analytical implementation on quantum hardware. The methodology is formulated within an active-space framework combining orbital optimization and linear-response theory. On the quantum-computing side, the approach employs the tiled unitary product state (tUPS) ansatz to directly evaluate the tensor elements required for solving the response equations. Moreover, the expectation values are corrected using an adapted confusion-matrix error-mitigation scheme in combination with post-selection criteria. The resulting workflow is assessed on molecular hydrogen and on water through the calculation of potential energy surfaces, nuclear gradients, Hessians, and vibrational frequencies, enabling the evaluation of both its capabilities and current limitations. The results demonstrate good performance for the hydrogen molecule, whereas the water molecule provides a more demanding test of quantum-hardware resources and highlights the trade-offs associated with error-mitigation strategies. The quantified analysis of the results identify the main sources of errors, suggesting improvement directions for more accurate quantum computer applications.
• Abstract（参考訳）: 核勾配とヘッセンは計算化学の基本的な量であり、幾何最適化、振動分光、分子特性計算など幅広い応用に欠かせない。 本研究では,量子ハードウェアにおける解析的実装について述べる。 この手法は軌道最適化と線形応答理論を組み合わせた活性空間の枠組みで定式化されている。 量子計算側では、反応方程式を解くのに必要なテンソル要素を直接評価するためにタイル付きユニタリ積状態 (tUPS) アンサッツを用いる。 さらに,事前選択基準と組み合わせて,混乱行列誤り軽減方式を用いて予測値を補正する。 得られたワークフローは、ポテンシャルエネルギー表面、核勾配、ヘッセン、振動周波数の計算を通じて、水素分子と水上で評価され、その能力と現在の限界の両方を評価することができる。 その結果, 水素分子の性能は良好であり, 水分子はより要求の高い量子ハードウェア資源の試験を行い, エラー軽減戦略に関連するトレードオフを強調した。 結果の定量化分析は、エラーの主な原因を特定し、より正確な量子コンピュータ応用のための改善方向を提案する。

関連論文リスト

• Qumode-Based Variational Quantum Eigensolver for Molecular Excited States [43.148034499498586]
  分子励起状態を計算するためのハイブリッド量子古典アルゴリズムであるQumode Subspace Variational Quantum Eigensolver (QSS-VQE)を紹介する。 本研究では, ジヒドロゲンおよびシトシンの円錐交差を含む分子励起状態のシミュレーションによるQSS-VQEの性能を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-09-05T00:53:51Z)
• Enhancing Accuracy of Quantum-Selected Configuration Interaction Calculations using Multireference Perturbation Theory: Application to Aromatic Molecules [0.0]
  量子選択構成相互作用(QSCI)は、量子化学計算のための新しい量子-古典的ハイブリッドアルゴリズムである。 摂動療法を取り入れたことにより,精度が向上した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-03-28T08:12:39Z)
• Variational Quantum Subspace Construction via Symmetry-Preserving Cost Functions [36.94429692322632]
  低次エネルギー状態の抽出のための削減部分空間を反復的に構築するために,対称性保存コスト関数に基づく変動戦略を提案する。 概念実証として, 基底状態エネルギーと電荷ギャップの両方を対象とし, 提案アルゴリズムをH4鎖とリング上で検証した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-25T20:33:47Z)
• 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)
• A hybrid quantum-classical algorithm for multichannel quantum scattering of atoms and molecules [62.997667081978825]
  原子と分子の衝突に対するシュリンガー方程式を解くためのハイブリッド量子古典アルゴリズムを提案する。 このアルゴリズムはコーン変分原理の$S$-matrixバージョンに基づいており、基本散乱$S$-matrixを計算する。 大規模多原子分子の衝突をシミュレートするために,アルゴリズムをどのようにスケールアップするかを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-04-12T18:10:47Z)
• Exploring the scaling limitations of the variational quantum eigensolver with the bond dissociation of hydride diatomic molecules [0.0]
  強い相関電子を含む材料シミュレーションは、最先端の電子構造法に根本的な課題をもたらす。 変分量子固有解法アルゴリズムが化学的に正確な総エネルギーを予測できるという事実にもかかわらず、現実世界の応用に関連する大きさと複雑さの分子をシミュレーションした量子コンピュータは存在しない。 本稿では, 適切なTiH物理を捉えるために必要となるd軌道とUCCSDアンサッツの使用が, この問題のコストを劇的に高めることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-08-15T19:21:17Z)
• Numerical Simulations of Noisy Quantum Circuits for Computational Chemistry [51.827942608832025]
  短期量子コンピュータは、小さな分子の基底状態特性を計算することができる。 計算アンサッツの構造と装置ノイズによる誤差が計算にどのように影響するかを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-31T16:33:10Z)
• A full circuit-based quantum algorithm for excited-states in quantum chemistry [6.973166066636441]
  量子化学ハミルトニアンの励起状態スペクトルを得るための非変分完全回路に基づく量子アルゴリズムを提案する。 従来の古典量子ハイブリッド変分アルゴリズムと比較して,本手法は古典的最適化プロセスを排除している。 このアルゴリズムは、フォールトトレラント量子コンピュータ上の様々なハミルトンスペクトル決定問題に広く適用することができる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-12-28T15:48:09Z)
• Benchmarking Quantum Chemistry Computations with Variational, Imaginary Time Evolution, and Krylov Space Solver Algorithms [0.2107969466194361]
  IBM量子コンピュータ上でのアルカリ水素化物分子のハイブリッド量子古典電子構造計算における化学精度に到達する技術の現状 その結果、電子構造計算は、数年前に量子コンピュータ上で開始された単純な分子の化学的正確性によって急速に進歩していることがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-02-10T15:54:55Z)
• Benchmarking adaptive variational quantum eigensolvers [63.277656713454284]
  VQEとADAPT-VQEの精度をベンチマークし、電子基底状態とポテンシャルエネルギー曲線を計算する。 どちらの手法もエネルギーと基底状態の優れた推定値を提供する。 勾配に基づく最適化はより経済的であり、勾配のない類似シミュレーションよりも優れた性能を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-02T19:52:04Z)
• OrbNet: Deep Learning for Quantum Chemistry Using Symmetry-Adapted Atomic-Orbital Features [42.96944345045462]
  textscOrbNetは、学習効率と転送可能性の観点から、既存のメソッドよりも優れています。 薬物のような分子のデータセットに応用するために、textscOrbNetは1000倍以上の計算コストでDFTの化学的精度でエネルギーを予測する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-07-15T22:38:41Z)

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。