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Calcul des propriétés de l'état fondamental avec les premiers ordinateurs quantiques tolérants aux pannes

Ruizhe Zhang1, Guoming Wang2, et Peter Johnson2

1Département d'informatique, Université du Texas à Austin, Austin, TX 78712, États-Unis.
2Zapata Computing Inc., Boston, MA 02110, États-Unis.

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Abstract

Des efforts importants en informatique quantique appliquée ont été consacrés au problème de l'estimation de l'énergie de l'état fondamental pour les molécules et les matériaux. Pourtant, pour de nombreuses applications de valeur pratique, des propriétés supplémentaires de l'état fondamental doivent être estimées. Celles-ci incluent les fonctions de Green utilisées pour calculer le transport d'électrons dans les matériaux et les matrices de densité réduite à une particule utilisées pour calculer les dipôles électriques des molécules. Dans cet article, nous proposons un algorithme hybride quantique-classique pour estimer efficacement ces propriétés de l'état fondamental avec une grande précision en utilisant des circuits quantiques à faible profondeur. Nous fournissons une analyse de divers coûts (répétition des circuits, temps d'évolution maximal et temps d'exécution total attendu) en fonction de la précision de la cible, de l'écart spectral et du chevauchement initial de l'état fondamental. Cet algorithme suggère une approche concrète de l'utilisation des premiers ordinateurs quantiques tolérants aux pannes pour effectuer des calculs moléculaires et de matériaux pertinents pour l'industrie.

Auparavant, il n'existait aucun moyen connu d'utiliser un ordinateur quantique à court terme pour calculer de manière fiable de nombreuses propriétés utiles des matériaux ou molécules quantiques. Les méthodes existantes n'étaient pas fiables ou impossibles avec un ordinateur quantique à court terme. Cet article propose une méthode fiable à court terme pour calculer des propriétés utiles au-delà de l'énergie de l'état fondamental d'un hamiltonien. Les principales applications de ce travail comprennent la conception de matériaux et de molécules et la résolution de systèmes linéaires d'équations.

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Cité par

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[2] Yu Tong, "Conception d'algorithmes pour estimer les propriétés de l'état fondamental sur les premiers ordinateurs quantiques tolérants aux pannes", Vues quantiques 6, 65 (2022).

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Les citations ci-dessus proviennent de Le service cité par Crossref (dernière mise à jour réussie 2022-07-28 15:34:04) et SAO / NASA ADS (dernière mise à jour réussie 2022-07-28 15:34:05). La liste peut être incomplète car tous les éditeurs ne fournissent pas de données de citation appropriées et complètes.

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