論文の概要: Towards Quantum Computation of Bulk FeO

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.36268v1
• Date: Mon, 26 Oct 2026 20:42:16 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-29 04:15:49.199418
• Title: Towards Quantum Computation of Bulk FeO
• Title（参考訳）: バルクFeOの量子計算に向けて
• Abstract要約: 鉄ベースの材料の性質は、古典的なコンピュータで計算するのが非常に難しいことで知られている。 分子FeOとFe$O$$モデルの基底状態特性について検討する。 以上の結果から,SQDと組み合わせることで,計算のスケールアップに新たな代替手段が提供されることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.49259062564301753
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computation offers a promising path towards efficient calculations of the electronic structure of correlated materials. The properties of iron-based materials, which are key for advancing geological and astrophysical understanding, are notoriously difficult to calculate with classical computers. However, despite the many recent advances in quantum computing on near intermediate scale quantum hardware, a full treatment of the electronic structure of high-$Z$ atoms or molecules remains challenging. Here, we investigate the ground-state properties of molecular FeO and Fe$_2$O$_2$ model Hamiltonians using classical exact diagonalization, Variational Quantum Eigensolver (VQE), and Sample-based Quantum Diagonalization (SQD). The experimental quintet ground state of FeO is recovered classically and with quantum algorithms, while a nonet ground state is recovered for Fe$_2$O$_2$. Although raw VQE does not achieve chemical accuracy for the ground state of FeO or Fe$_2$O$_2$, SQD with two connectivity shells recovers the exact ground energy for both molecules utilizing remarkably few quantum computational resources. Overall, our results indicate that $ab \; initio$-informed low-energy models of correlated materials, combined with SQD, offer a new alternative for scaling up calculations of ground-state properties of strongly correlated solids on existing quantum hardware.
• Abstract（参考訳）: 量子計算は、相関する物質の電子構造の効率的な計算への有望な道を提供する。 地質学や天体物理学の理解を深める鍵となる鉄系材料の特性は、古典的なコンピュータでは計算が困難であることが知られている。 しかし、ほぼ中間スケールの量子ハードウェア上での量子コンピューティングの最近の進歩にもかかわらず、高いZ$の原子や分子の電子構造の完全な処理は依然として困難である。 本稿では,古典的精密対角化,変分量子固有解法(VQE),サンプルベース量子対角化(SQD)を用いて,分子FeOおよびFe$_2$O$_2モデルハミルトニアンの基底状態特性について検討する。 FeOの実験的クインテット基底状態は古典的および量子アルゴリズムで回収され、Fe$2$O$_2$のネスト基底状態は回収される。 生のVQEはFeOまたはFe$_2$O$_2$の基底状態の化学的精度は得られないが、2つの接続シェルを持つSQDは、驚くほど少ない量子計算資源を利用する両方の分子の正確な基底エネルギーを回収する。 以上の結果から,SQDと組み合わさって,既存の量子ハードウェア上での強相関固体の基底状態特性の計算をスケールアップする新たな方法として,$ab \; initio$-informed Low-Eergy Model が提案されている。

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