論文の概要: Scientific applications of quantum computing: challenges and opportunities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.16568v1
- Date: Mon, 17 Aug 2026 13:35:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.716713
- Title: Scientific applications of quantum computing: challenges and opportunities
- Title（参考訳）: 量子コンピューティングの科学的応用 : 挑戦と機会
- Abstract要約: 量子コンピューティングが化学、材料科学、生化学において真に科学的優位性をもたらす可能性について論じる。
中心的な課題は、キュービットのスケーリングだけではありません。
ノイズの多い物理デバイス、エラー軽減ユーティリティ実験、初期のフォールトトレラントデバイス、完全にフォールトトレラントな量子コンピュータは、科学的見通しが異なる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4716197659238566
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The predictive simulation of molecules and materials has had a broad and significant impact. It nevertheless remains constrained by the cost of accurately treating electronic correlation, excited states, and complex energy landscapes. Quantum computing offers a fundamentally different computational paradigm in which quantum states are encoded and manipulated directly rather than approximated on classical hardware. Here we discuss where this approach may provide a genuine scientific advantage in chemistry, materials science, and biochemistry. Promising directions include the high-accuracy treatment of correlated active spaces, improved excited-state simulations, and accelerated exploration of combinatorial structure spaces. The central challenge is therefore not qubit scaling alone, but demonstrably chemically meaningful gains in predictive reliability. We argue that near-term value is most likely to come from disciplined workflow integration rather than wholesale replacement of classical methods. Noisy physical devices, error-mitigated utility experiments, early fault-tolerant devices, and fully fault-tolerant quantum computers offer different scientific prospects, and claims of usefulness must be tied to the specific regime being discussed. Quantum computing will become scientifically valuable when it demonstrably reduces uncertainty in computed energies, rates, spectra, or materials stability after the full costs of state preparation, measurement, error handling, and coupling to classical simulation are included.
- Abstract（参考訳）: 分子や物質の予測シミュレーションは、広範囲にまたがって大きな影響を与えた。
それでも、電子相関、励起状態、複雑なエネルギー景観を正確に扱うコストに制約されている。
量子コンピューティングは、量子状態が古典的なハードウェア上で近似されるのではなく、直接エンコードされ、操作されるという、根本的に異なる計算パラダイムを提供する。
ここでは、このアプローチが化学、材料科学、生化学において真に科学的優位性をもたらす可能性について論じる。
予測方向には、相関する活性空間の高精度な処理、励起状態シミュレーションの改善、組合せ構造空間の探索の高速化が含まれる。
したがって、中心的な課題は、キュービットスケーリング単独ではなく、化学的に有意義な予測信頼性の向上である。
短期的価値は、古典的なメソッドを全面的に置き換えるよりも、規律のあるワークフロー統合から生まれる可能性が高い、と私たちは主張する。
ノイズの多い物理デバイス、エラー軽減ユーティリティ実験、初期のフォールトトレラントデバイス、完全にフォールトトレラントな量子コンピュータは異なる科学的展望を提供しており、有用性の主張は議論されている特定の体制に結び付けられなければならない。
量子コンピューティングは、計算されたエネルギー、速度、スペクトル、または物質安定性の不確かさを、国家の準備、測定、エラーハンドリング、古典的なシミュレーションへの結合の完全なコストを含むことによって、科学的に価値が増す。
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