論文の概要: Tailored coupled cluster method with sample-based quantum diagonalization: Application to titanium-based metallocene catalytic reactions for 1-hexene production

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.16558v2
• Date: Thu, 17 Sep 2026 05:21:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-20 08:55:53.429117
• Title: Tailored coupled cluster method with sample-based quantum diagonalization: Application to titanium-based metallocene catalytic reactions for 1-hexene production
• Title（参考訳）: 試料型量子対角化を用いたテーラー結合クラスター法:チタン系メタロセン触媒による1-ヘキセン生成への応用
• Abstract要約: チタン系メタロセン触媒系に量子対角化(SQD)を適用して1ヘキセン製造を行う。 量子コンピュータ上の現在アクセス可能な活性空間はサイズが限られており、活性空間の外にかなりの動的相関効果が残されている。 静的電子相関と動的電子相関が、この化学の確実な記述に不可欠であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Sample-based quantum diagonalization (SQD) is a hybrid quantum-classical method for electronic-structure calculations. We applied SQD to a titanium-based metallocene catalyst system for 1-hexene production, where free-energy differences must be predicted within 1 kcal/mol to accurately determine product selectivity. However, currently accessible active spaces on quantum computers are limited in size, leaving significant dynamical correlation effects outside the active space. To address this challenge, we combined SQD with Tailored Coupled Cluster (TCC) theory. In this SQD-TCC framework, static correlation is treated by SQD, while dynamical correlation is incorporated through CCSD and its perturbative triples extension, TCC(T). We calculated the relative energies of two transition states governing 1-hexene selectivity. While SQD alone did not yield converged relative energies within practically accessible active spaces, SQD-TCC and SQD-TCC(T) provided reasonably converged results. Importantly, the relative energy obtained from SQD-TCC(T) differed by more than 1 kcal/mol from the corresponding CCSD(T) result, demonstrating the significance of static correlation in this system and its impact on predicted selectivity. Although TCC(T) calculations based on CASCI are feasible for small active spaces, the present system requires substantially larger active spaces that are beyond the reach of CASCI. By using SQD, we were able to access active spaces impractical for classical CASCI calculations. These results demonstrate that both static and dynamical electron correlation are essential for a reliable description of this chemistry and highlight the importance of incorporating dynamical correlation into quantum-computing approaches targeting chemically accurate simulations.
• Abstract（参考訳）: サンプルベース量子対角化(SQD)は、電子構造計算のためのハイブリッド量子古典法である。 我々はSQDをチタン系メタロセン触媒系に適用し, 1kcal/mol以内の自由エネルギー差を予測し, 製品選択性を正確に判定した。 しかし、量子コンピュータ上の現在アクセス可能なアクティブ空間はサイズが限られており、アクティブ空間の外にかなりの動的相関効果が残されている。 この課題に対処するため、SQD と Tailored Coupled Cluster (TCC) 理論を組み合わせた。 このSQD-TCCフレームワークでは、静的な相関はSQDで処理され、動的相関はCCSDとその摂動三重項拡張であるTCC(T)を介して取り込まれる。 1-ヘキセン選択性を管理する2つの遷移状態の相対エネルギーを計算した。 SQDだけでは実際にアクセス可能な活性空間内で収束した相対エネルギーは得られなかったが、SQD-TCCとSQD-TCC(T)は合理的に収束した結果を与えた。 重要なことに、SQD-TCC(T)から得られる相対エネルギーは、対応するCCSD(T)結果と1 kcal/mol以上異なる。 CASCI に基づくTCC(T) 計算は、小さな活性空間に対して実現可能であるが、本システムは CASCI の到達範囲を超えてかなり大きな活性空間を必要とする。 SQDを用いることで、従来のCASCI計算では実現不可能な活動空間にアクセスできる。 これらの結果は、この化学の信頼性記述に静的電子相関と動的電子相関が不可欠であることを示し、化学的に正確なシミュレーションをターゲットとした量子計算手法に動的相関を組み込むことの重要性を強調した。

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