論文の概要: A Divide-and-Conquer Quantum-Selected Configuration Interaction for Evaluating $π$-$π$ Stacking Interaction Energies in the Benzene Dimer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.36708v1
- Date: Tue, 29 Sep 2026 04:47:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-30 21:28:47.192294
- Title: A Divide-and-Conquer Quantum-Selected Configuration Interaction for Evaluating $π$-$π$ Stacking Interaction Energies in the Benzene Dimer
- Title（参考訳）: ベンゼンダイマーにおけるπ$-$π$重ね合わせ相互作用エネルギー評価のための分量子選択型構成相互作用
- Abstract要約: ベンゼン二量体とCAS(28e,20o)の直接変動量子計算は、40量子ビットと深い回路を必要とする。
本稿では,Deep VQEとQSCIを併用したDivide-and-Conquer Quantum-Selected Configuration Interaction (Deep QSCI)を提案する。
6-31G*のモデルでは、カウンターポア補正されたCCSD(T)値の-1.14kcal/molに比べて、-0.91kcal/molの魅力的な最小値が4.0ドルである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.4353812560047186
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Accurate evaluation of $π$--$π$ stacking interactions requires a description of electron correlation on a small energy scale. Direct variational quantum calculations of the benzene dimer with CAS(28e,20o) require 40 qubits and deep circuits. Here, we propose Divide-and-Conquer Quantum-Selected Configuration Interaction (Deep QSCI), combining the divide-and-conquer idea of Deep VQE with QSCI, and apply it to the sandwich benzene dimer. We perform QSCI for one monomer and construct a reduced local basis by applying particle-number-conserving one-electron excitations to its ground state. Using this basis and the intermonomer interaction Hamiltonian, we build and diagonalize an effective Hamiltonian of the dimer. Since the monomers have the same structure, the QSCI result is reused for both monomers and across intermolecular distances, reducing the required quantum register from 40 to 20 qubits for the monomer CAS(14e,10o). With 6-31G**, the model gives an attractive minimum of -0.91 kcal/mol at 4.0 $Å$, compared with the counterpoise-corrected CCSD(T) value of -1.14 kcal/mol. With cc-pVDZ, a large cancellation appears between the product-state interaction energy and the energy lowering by diagonalization. This may reflect insufficient consistency of the active orbitals and reduced local bases between monomers. Orbital consistency, reduced-space convergence across basis sets, and charge transfer remain key issues for quantitative accuracy. Deep QSCI thus provides a resource-efficient approach to constructing model interaction curves without repeating monomer quantum calculations at each separation.
- Abstract（参考訳）: π$--$π$スタックリング相互作用の正確な評価には、小さなエネルギースケールで電子相関を記述する必要がある。
ベンゼン二量体とCAS(28e,20o)の直接変動量子計算は、40量子ビットと深い回路を必要とする。
本稿では,Divide-and-Conquer Quantum-Selected Configuration Interaction (Deep QSCI)を提案する。
1つのモノマーに対してQSCIを行い、粒子数保存1電子励起を基底状態に適用することにより局所基底を小さくする。
この基底とモノマー相互作用を用いて、ダイマーの有効ハミルトニアンを構築し、対角化する。
モノマーは同じ構造であるため、QSCI結果はモノマーと分子間距離の両方で再利用され、必要な量子レジスタはモノマーCAS(14e,10o)の40から20キュービットに削減される。
6-31G* では、このモデルは -1.14 kcal/mol の CCSD(T) 値と比較して、-0.91 kcal/mol の 4.0$ の魅力的な最小値を与える。
cc-pVDZでは、積状態相互作用エネルギーと対角化によるエネルギー低下との間に大きなキャンセルが現れる。
これは、活性軌道の整合性の欠如と、モノマー間の局所塩基の減少を反映している可能性がある。
軌道の整合性、基底集合間の空間収束の低減、電荷移動は定量精度の重要な問題である。
したがって、ディープQSCIは、分離毎にモノマー量子計算を繰り返すことなく、モデル相互作用曲線を構築するためのリソース効率のよいアプローチを提供する。
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