論文の概要: Quantum-Classical Effective Fragment Potential Embedding for Condensed-Phase Quantum Chemistry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.19018v1
• Date: Tue, 21 Jul 2026 00:15:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-28 05:09:55.593493
• Title: Quantum-Classical Effective Fragment Potential Embedding for Condensed-Phase Quantum Chemistry
• Title（参考訳）: 凝縮相量子化学のための量子古典的有効フラグメントポテンシャル埋め込み
• Abstract要約: 現実的な環境における化学の量子シミュレーションは、明示的な溶媒、イオン、その他の環境の軌道コストによって制約される。 本稿では,化学活性領域を量子アルゴリズムで処理し,その環境をGAMESSの有効フラグメントポテンシャル(EFP)で表す量子古典的有効フラグメントポテンシャル(Q-EFP)法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum simulation of chemistry in realistic environments is constrained by the orbital cost of explicit solvent, ions, and other surroundings. We present the quantum-classical effective fragment potential (Q-EFP) method, in which a chemically active region is treated with a quantum algorithm and the environment is represented by the effective fragment potential (EFP) in GAMESS. Coulomb and polarization potentials enter the active-region one-electron Hamiltonian, while EFP-EFP and short-range environment contributions are assembled classically. Statevector UCCSD/STO-3G benchmarks for LiH in a mixed water/methanol environment, H2O in a five-water environment, and BeH2 in an ammonium/nitrate environment differ from matched classical CCSD/EFP calculations by 0.03, 0.38, and 0.01 kcal/mol, respectively. The active calculations require 4 to 8 qubits, compared with estimated full-system counts of approximately 84 to 246 qubits, corresponding to register reductions of about 10-fold to 35-fold. These proof-of-concept results validate the embedded Hamiltonian and Q-GAMESS workflow while separating environmental size from quantum-register size. Q-EFP is complementary to real-space Q-EFMO fragmentation and virtual-orbital Q-FVO reduction, enabling a layered route to larger solvated systems.
• Abstract（参考訳）: 現実的な環境における化学の量子シミュレーションは、明示的な溶媒、イオン、その他の環境の軌道コストによって制約される。 本稿では,化学活性領域を量子アルゴリズムで処理し,その環境をGAMESSの有効フラグメントポテンシャル(EFP)で表す量子古典的有効フラグメントポテンシャル(Q-EFP)法を提案する。 クーロンと偏極ポテンシャルは活動領域の1電子ハミルトニアンに入り、EFP-EFPと短距離環境の寄与は古典的に組み立てられる。 混合水/メタノール環境における LiH の状態ベクトル UCCSD/STO-3G ベンチマーク、五水環境における H2O と硝酸アンモニウム環境における BeH2 は、それぞれ0.03, 0.38, 0.01 kcal/mol の古典的 CCSD/EFP 計算と異なる。 アクティブな計算には4から8キュービットが必要で、約84から246キュービットと推定されるフルシステム数は、約10倍から35倍のレジスタ減少に対応する。 これらの概念実証結果は、量子レジストサイズから環境サイズを分離しつつ、ハミルトニアンとQ-GAMESSの組込みワークフローを検証する。 Q-EFP は実空間 Q-EFMO の断片化と仮想軌道 Q-FVO の削減を補完し、より大きな溶存系への層状経路を可能にする。

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