論文の概要: Sample-Based Quantum Diagonalization for Variable Molecular Geometries

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.38701v1
• Date: Wed, 28 Oct 2026 19:02:25 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-11-03 09:03:33.506362
• Title: Sample-Based Quantum Diagonalization for Variable Molecular Geometries
• Title（参考訳）: 可変分子測地のためのサンプルベース量子対角化
• Abstract要約: 量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムは、量子化学の精度とスケールを改善する可能性がある。 本稿では,SQDを可変分子ジオメトリに拡張する可変幾何サンプルベース量子対角化(VGSQD)アルゴリズムを提案する。 我々は、VGSQDを化学反応に拡張し、水素交換反応の最小エネルギー経路とエネルギー障壁を計算する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum and hybrid quantum-classical algorithms have the potential to improve the accuracy and scale of quantum chemistry and impact a broad range of applications such as drug discovery and catalysis. In particular, subspace methods such as sample-based quantum diagonalization (SQD) can already tackle classically challenging systems. However, practical algorithms that go beyond the computation of electronic ground and excited states are still scarce. Here, we introduce the variable-geometry sample-based quantum diagonalization (VGSQD) algorithm, which extends SQD to variable molecular geometries by reusing quantum samples from a reference geometry at displaced ones, thus significantly reducing quantum computational cost. Using circuits of up to 124 qubits on ibm-quebec, an IBM Heron r2 quantum processor, we determine the equilibrium geometry and energy of the weakly bound, strongly correlated beryllium dimer, as well as the water molecule. Finally, we extend VGSQD to chemical reactions and compute the minimum energy path and energy barrier of a hydrogen exchange reaction. The results are comparable with state-of-the-art classical methods such as CCSD(T) and DMRG. This work broadens the scope of quantum algorithms for chemistry, from energies to geometry optimization and reaction pathways, both essential for practical applications.
• Abstract（参考訳）: 量子およびハイブリッド量子古典アルゴリズムは、量子化学の精度とスケールを改善し、薬物発見や触媒など幅広い応用に影響を及ぼす可能性がある。 特に、サンプルベース量子対角化(SQD)のような部分空間法は、既に古典的に困難なシステムに取り組むことができる。 しかし、電子場や励起状態の計算を超える実用的なアルゴリズムはいまだに乏しい。 本稿では,SQDを可変分子量に拡張した可変幾何サンプルを用いた量子対角化法(VGSQD)を提案する。 IBM Heron r2 量子プロセッサ ibm-quebec 上の最大124量子ビットの回路を用いて、弱結合の強いベリリウム二量体と水分子の平衡幾何とエネルギーを決定する。 最後に,VGSQDを化学反応に拡張し,水素交換反応の最小エネルギー経路とエネルギー障壁を計算する。 結果は、CCSD(T)やDMRGのような最先端の古典的手法に匹敵する。 この研究は、エネルギーから幾何最適化や反応経路まで、化学の量子アルゴリズムの範囲を広げる。

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