शंक्वाकार चौराहों का पता लगाने के लिए एक हाइब्रिड क्वांटम एल्गोरिदम

शंक्वाकार चौराहों का पता लगाने के लिए एक हाइब्रिड क्वांटम एल्गोरिदम

एमिएल कोरिडॉन1,2, जोआना फ्रैक्सनेट3, अलेक्जेंड्रे दौफिन3,4, लुकास विचर2, थॉमस ई. ओ'ब्रायन5,1, और स्टेफ़ानो पोला5,1

1इंस्टिट्यूट-लोरेंत्ज़, यूनिवर्सिटिट लीडेन, 2300आरए लीडेन, नीदरलैंड्स
2सैद्धांतिक रसायन विज्ञान, व्रीजे यूनिवर्सिटिट, 1081एचवी एम्स्टर्डम, नीदरलैंड
3आईसीएफओ - इंस्टिट्यूट डी सिएन्सिस फोटॉनिक्स, 08860 कैस्टेलडेफेल्स (बार्सिलोना), स्पेन
4पास्कल एसएएस, 2 एवी। ऑगस्टिन फ्रेस्नेल पलाइसेउ, 91120, फ़्रांस
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सार

शंक्वाकार चौराहे एक आणविक हैमिल्टनियन की संभावित ऊर्जा सतहों के बीच स्थलीय रूप से संरक्षित क्रॉसिंग हैं, जो फोटोइसोमेराइजेशन और गैर-विकिरण संबंधी विश्राम जैसी रासायनिक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए जाने जाते हैं। उन्हें एक गैर-शून्य बेरी चरण की विशेषता होती है, जो परमाणु समन्वय स्थान में एक बंद पथ पर परिभाषित एक टोपोलॉजिकल अपरिवर्तनीय है, जब पथ चौराहे को घेरता है तो मान $pi$ लेता है। इस कार्य में, हम दिखाते हैं कि वास्तविक आणविक हैमिल्टनियनों के लिए, बेरी चरण को चुने हुए पथ के साथ एक परिवर्तनीय एंसैट्ज़ के स्थानीय इष्टतम का पता लगाकर और नियंत्रण-मुक्त हैडामर्ड परीक्षण के साथ प्रारंभिक और अंतिम स्थिति के बीच ओवरलैप का अनुमान लगाकर प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, पथ को $N$ बिंदुओं में विभाजित करके, हम अपने राज्य को गैर-परिवर्तनीय रूप से अद्यतन करने के लिए $N$ एकल न्यूटन-रैपसन चरणों का उपयोग कर सकते हैं। अंत में, चूंकि बेरी चरण केवल दो अलग-अलग मान (0 या $pi$) ले सकता है, हमारी प्रक्रिया एक स्थिरांक से घिरी संचयी त्रुटि के लिए भी सफल होती है; यह हमें कुल नमूना लागत को सीमित करने और प्रक्रिया की सफलता को आसानी से सत्यापित करने की अनुमति देता है। हम फॉर्मेल्डिमाइन अणु (${H_2C=NH}$) के छोटे खिलौना मॉडल पर अपने एल्गोरिदम के अनुप्रयोग को संख्यात्मक रूप से प्रदर्शित करते हैं।

पिछले दशक में, वेरिएबल क्वांटम एल्गोरिदम (VQAs) शोर वाले छोटे पैमाने के क्वांटम कंप्यूटरों पर क्वांटम सिमुलेशन समस्याओं से निपटने के लिए एक संभावित प्रतिमान के रूप में सुर्खियों में रहे हैं। उच्च-परिशुद्धता परिणामों की विशिष्ट आवश्यकता कम्प्यूटेशनल रसायन विज्ञान में इन एल्गोरिदम के अनुप्रयोग में दृढ़ता से बाधा डालती है। इस उच्च परिशुद्धता को प्राप्त करना नमूने की लागत के कारण बेहद महंगा है, त्रुटि शमन और जटिल अनुकूलन की आवश्यकता के कारण यह और भी बदतर हो गया है। हम क्वांटम रसायन विज्ञान में एक समस्या की पहचान करते हैं जो उच्च परिशुद्धता आवश्यकता को बायपास कर सकती है, हम इसे हल करने के लिए एक एल्गोरिदम डिज़ाइन करते हैं और इसे एक छोटे आणविक मॉडल पर बेंचमार्क करते हैं।

अपने काम में, हम एक वीक्यूए विकसित करते हैं जो परमाणु समन्वय स्थान में एक लूप के चारों ओर जमीनी स्थिति को ट्रैक करके एक शंक्वाकार चौराहे की उपस्थिति का पता लगाता है। शंक्वाकार प्रतिच्छेदन फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, उदाहरण के लिए दृष्टि की प्रक्रिया में। आणविक मॉडल में शंक्वाकार प्रतिच्छेदन की उपस्थिति की पहचान करना किसी प्रणाली के फोटोकैमिकल गुणों को समझने या भविष्यवाणी करने में एक महत्वपूर्ण कदम हो सकता है।

हम जो प्रश्न पूछते हैं उसका एक अलग उत्तर होता है (हाँ/नहीं); इससे उच्च परिशुद्धता की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। इसके अलावा, हम जमीनी स्थिति को सटीकता के आवश्यक स्तर तक ट्रैक करने के लिए निश्चित-लागत अपडेट का उपयोग करके अनुकूलन समस्या को सरल बनाते हैं। यह एल्गोरिदम की लागत पर सीमाएं साबित करने की अनुमति देता है, जो वीक्यूए के संदर्भ में दुर्लभ है।

हम नमूना शोर के विभिन्न स्तरों पर इसकी लचीलापन प्रदर्शित करते हुए, एल्गोरिदम के संख्यात्मक बेंचमार्क निष्पादित करते हैं। हम इस कार्य के लिए विकसित किए गए कोड को सार्वजनिक रूप से जारी करते हैं, जिसमें कक्षीय-अनुकूलित क्वांटम सर्किट एंसटेज़ के लिए एक रूपरेखा शामिल है जो स्वचालित भेदभाव का समर्थन करती है।

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[1] कुमार जेबी घोष और सुमित घोष, "गहन शिक्षा के साथ असामान्य विशेषताओं के साथ विदेशी विन्यास की खोज: शास्त्रीय और क्वांटम-शास्त्रीय हाइब्रिड विसंगति का पता लगाने का अनुप्रयोग", शारीरिक समीक्षा बी 108 16, 165408 (2023).

उपरोक्त उद्धरण से हैं SAO / NASA ADS (अंतिम अद्यतन सफलतापूर्वक 2024-02-20 14:35:39)। सूची अधूरी हो सकती है क्योंकि सभी प्रकाशक उपयुक्त और पूर्ण उद्धरण डेटा प्रदान नहीं करते हैं।

नहीं ला सके Crossref डेटा द्वारा उद्धृत आखिरी प्रयास के दौरान 2024-02-20 14:35:38: क्रॉसफ़ीयर से 10.22331 / q-2024-02-20-1259 के लिए उद्धृत डेटा प्राप्त नहीं कर सका। हाल ही में डीओआई पंजीकृत हुआ तो यह सामान्य है।

समय टिकट:

से अधिक क्वांटम जर्नल