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Cálculo de las propiedades del estado fundamental con las primeras computadoras cuánticas tolerantes a fallas

ruizhe zhang1, Guoming Wang2y Peter Johnson2

1Departamento de Ciencias de la Computación, Universidad de Texas en Austin, Austin, TX 78712, EE. UU.
2Zapata Computing Inc., Boston, MA 02110, EE. UU.

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Resumen

Se ha dedicado un esfuerzo significativo en la computación cuántica aplicada al problema de la estimación de la energía del estado fundamental para moléculas y materiales. Sin embargo, para muchas aplicaciones de valor práctico, se deben estimar propiedades adicionales del estado fundamental. Estos incluyen las funciones de Green utilizadas para calcular el transporte de electrones en los materiales y las matrices de densidad reducida de una partícula utilizadas para calcular los dipolos eléctricos de las moléculas. En este artículo, proponemos un algoritmo híbrido cuántico-clásico para estimar eficientemente tales propiedades del estado fundamental con alta precisión utilizando circuitos cuánticos de baja profundidad. Proporcionamos un análisis de varios costos (repeticiones del circuito, tiempo de evolución máximo y tiempo de ejecución total esperado) en función de la precisión del objetivo, la brecha espectral y la superposición del estado fundamental inicial. Este algoritmo sugiere un enfoque concreto para el uso de las primeras computadoras cuánticas tolerantes a fallas para realizar cálculos moleculares y de materiales relevantes para la industria.

Anteriormente, no se conocía ninguna forma de usar una computadora cuántica a corto plazo para calcular de manera confiable muchas propiedades útiles de los materiales o moléculas cuánticas. Los métodos existentes no eran confiables o no eran posibles con una computadora cuántica a corto plazo. Este artículo propone un método confiable a corto plazo para calcular propiedades útiles más allá de la energía del estado fundamental de un hamiltoniano. Las principales aplicaciones de este trabajo incluyen el diseño de materiales y moléculas y la resolución de sistemas lineales de ecuaciones.

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Citado por

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Las citas anteriores son de Servicio citado por Crossref (última actualización exitosa 2022-07-28 15:34:04) y ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2022-07-28 15:34:05). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

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